第1章塑料成型基础4.ppt

注塑成型工艺及模具设计西南交通大学*第1章塑料成型基础4第1页，共36页，星期日，2025年，2月5日流变学—研究物质变形与流动的科学。粘流态的聚合物在外力作用下，相互交缠卷曲的大分子链将会沿受力方向发生解缠，伸直以及相对滑移，从而表现出一种变形量很大的宏观流动。聚合物的流变学主要研究聚合物在外力作用下产生的应力、应变和应变速率等力学现象与自身粘度之间的关系，以及影响这些关系的各种因素。uF0xu=0rRdudr平板间的流体剪应力与速度梯度层流?紊流?过渡流?第2页，共36页，星期日，2025年，2月5日湍流：主体做轴向运动，同时有径向脉动；特征：流体质点的脉动。层流：*流体质点做直线运动；*流体分层流动，层间不相混合、不碰撞；*流动阻力来源于层间粘性摩擦力。过渡流：不是独立流型（层流+湍流），流体处于不稳定状态（易发生流型转变）。第3页，共36页，星期日，2025年，2月5日1.牛顿流动规律：牛顿在研究液体流动时发现，温度一定时，低分子液体在流动时的切应力和剪切速率之间存在着如下关系：式中—液层之间的单位距离内的速度差，称为速度梯度—单位时间内的切应变，称为剪切速率。—比例常数，称为剪切粘度或牛顿粘度。凡是液体层流时符合牛顿流动规律的通称牛顿流体，其特征为应变随应力作用的时间线性地增加，且粘度保持不变（定温情况下），应变具有不可逆性质，应力解除后应变以永久变形保持下来。第4页，共36页，星期日，2025年，2月5日2.指数流动规律：式中K—与聚合物和温度有关的常数，可反映聚合物熔体的粘稠性，称为粘度系数；n—与聚合物和温度有关的常数，可反映聚合物熔体偏离牛顿流体性质的程度，称为非牛顿指数。注：在注射成型中，只有少数聚合物熔体的粘度对剪切速率不敏感如PA、PC等，除常把它们近似视为牛顿流体外，其它绝大多数的聚合物熔体都表现为非牛顿流体。这些聚合物熔体都近似地服从指数流动规律。第5页，共36页，星期日，2025年，2月5日（1.5）（称为流变方程）（1.6）（称为流动方程）（1.7）—非牛顿液体的表观粘度。上式可改写为：就表观粘度的力学性质而言，它与牛顿粘度相同。但是，表观粘度表征的是非牛顿液体（服从指数流动规律）在外力的左右下抵抗剪切变形的能力。由于非牛顿液体的流动规律比较复杂，表观粘度除与流体本身的性质以及温度有关以外，还受剪切速率的影响，这就意味着外力的大小及其作用时间也能改变流体的粘稠性。第6页，共36页，星期日，2025年，2月5日讨论：n＝1时，这意味着非牛顿流体变为牛顿流体，所以，n值可以用来反映非牛顿也体偏离牛顿流体性质的程度。n≠1时，绝对值∣1－n∣越大，流体的非牛顿性越强，剪切速率对表观粘度的影响越强。其中n＜1时，称为假塑性液体。（在注射成型中，除了热固性聚合物和少数热塑性聚合物外，大多数聚合物熔体均有近似假塑性液体流变学的性质）n＞1时，称为膨胀性液体。（属于膨胀性液体的主要是一些固体含量较高的聚合物悬乳液）n=1,但只有切应力达到或超过一定值后才能流动时,称为宾哈姆流体第7页，共36页，星期日，2025年，2月5日1234不同类型流体的流动曲线1—膨胀性流体；2—牛顿流体；3—假塑性流体；4—复合型流体5—宾哈姆流体剪切速率切应力5123剪切速率表观粘度不同类型流体的流变曲线1—膨胀性流体；2—牛顿流体；3—假塑性流体第8页，共36页，星期日，2025年，2月5日Ⅰ假塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而减小。几乎所有高分子溶液或溶体属于假塑性流体。Ⅱ胀塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而增大。淀粉、硅酸盐等悬浮液属于胀塑性流体。Ⅲ粘塑性流体：当应力低于τ0时，不流动；当应力高于τ0时，流动与牛顿型流体一样。τ0称为