高聚物的粘性流动课件.ppt

剪切應力與剪切速率的關係賓漢流體牛頓流體膨脹性流體假塑性流體表觀粘度牛頓流體，粘度非牛頓流體－表觀粘度表觀粘度與形變速率有關表觀粘度和剪切速率的關係膨脹性流體假塑性流體賓漢流體牛頓流體假塑性流體：粘度隨剪切速率或剪切應力的增加而下降的流體(大部分聚合物熔體)膨脹性流體：粘度隨剪切速率或剪切應力的增加而上升的流體。4.3.2高聚物熔體流變學規律高聚物熔體流變性：在外力作用下，熔體不僅表現出粘性流動（不可逆形變），而且也表現出彈性形變（可逆形變），也就是高聚物的熔體既表現出粘性，又表現出彈性，又稱為粘彈性。彈性：分子鏈構象不斷變化粘性：流動中分子鏈相對移動非牛頓流體流動規律（1）實際高聚物的流動性無論牛頓流體還是三種非牛頓流體都是典型化的流變類型，不能用以概括時間高聚物熔體（溶液）的流變行為實際高聚物的流動可用高聚物的普適性曲線概括高聚物流體的普適性流動曲線第一牛頓區：低剪切速率時，纏結與解纏結速率處於一個動態平衡，表觀粘度保持恒定，定為?0，稱零切粘度，類似牛頓流體。冪律區：剪切速率升高到一定值，解纏結速度快，再纏結速度慢，流體表觀粘度隨剪切速率增加而減小，即剪切稀化，呈假塑性行為。第二牛頓區：剪切速率很高時，纏結遭破壞，再纏結困難，纏結點幾乎不存在，表觀粘度再次維持恒定，定為??，稱牛頓極限粘度，又類似牛頓流體行為。（2）高聚物流體的彈性流變效應高分子在粘流過程中伴隨著構象的轉變在外力作用下，除表現出不可逆形變－粘性流動外，還會發生一定的可回復形變而表現出高彈性高彈形變的恢復過程也是一個鬆弛過程。因為恢復的快慢一方面與高分子鏈本身的柔順性有關，柔順性好，恢復得快，柔順性差，恢復就慢；另一方面與高聚物所處的溫度有關，溫度高，恢復得快，溫度低，恢復就慢。高聚物熔體的彈性流變效應主要表現為法向應力效應（包軸現象）、巴拉斯效應（出口膨脹）及熔體破裂現象法向應力效應小分子流體聚合物流體又稱韋森堡效應、爬杆效應或包軸效應由高分子熔體的彈性引起。靠近轉軸表面的線速度高，分子鏈被拉伸取向纏繞在軸上。距轉軸越近的高分子拉伸取向的程度越大。取向分子的鏈段有自發恢復到捲曲構象的傾向。但是此彈性回復受到轉軸的限制，這部分彈性表現為一種包軸的內裹力，把熔體分子沿軸向上擠（向下擠看不到），形成包裹層。擠出脹大高聚物熔體在外力作用下進入窄口模，在入口處流線收斂，在流動方向上產生速度梯度，高聚物分子受到拉伸力產生拉伸彈性形變。這部分形變在經過膜孔時來不及完全鬆弛；出口之後，由於外力消失後，高聚物分子由拉伸的伸展狀態回縮為捲曲狀態，發生出口膨脹。另一原因是高聚物在膜孔內流動時由於切應力的作用，表現為法向應力效應，法向應力差產生的彈性形變在出口模後回復，擠出物直徑脹大。定義：擠出機擠出的高聚物熔體其直徑比擠出模孔的直徑大的現象。熔體破裂現象（不穩定流動）鯊魚皮形波浪形竹節形螺旋形不規則破裂1.熔融指數（MI－ＭeltingIndex）定義:熱塑性塑膠在一定溫度和壓力下,熔體在十分鐘內通過標準毛細管的重量值，以(g/10min)來表示是加工上的一個重要指標,在工業上常採用它來表示熔體粘度的相對值:流動性好,MI大;流動性差,MI小MI採用熔融指數儀測定注意：熔體粘稠的聚合物一般屬非牛頓流體(假塑體),η不是常數。只有在低剪切速率下才比較接近牛頓流體，因此從熔融指數儀中得到的流動性能數據，是在低的剪切速率的情況下獲得的，而實際成型加工過程往往是在較高的切變速率下進行的。實際加工中，還要研究熔體粘度對溫度和切變應力的依賴關係。結構不同的聚合物在測定時選擇的溫度和壓力各不相同，所以粘度與分子量的關係也不一樣，只能在同種結構聚合物之間進行分子量的相對比較，而不能在結構不同的聚合物之間進行比較。4.3.3高聚物的流動性表徵2.粘度η大，表明流動時阻力大，流動性差η小，表明流動時阻力小，流動性好對於牛頓流體：對於非牛頓流體：表觀粘度，它只是對流動性好壞作一個相對的大致比較。真正的粘度應當是不可逆的粘性流動的一部分，而表觀粘度還包括了可逆的高彈性變形那一部分，所以表觀粘度一般小於真正粘度。4.3.3測定熔體粘度的方法主要有三種：落球式粘度計轉動粘度計（同軸圓筒或錐板）毛細管流變計（1）落球式粘度計特點：測極低值的一切粘度（0）原理：半徑為r，密度為的圓球，在粘度為，密度為的無限延伸的液體中運動時，小球受到阻力。斯托克斯方程V—球落的速度—球的密度—液體的