聚合物加工基础流动与形变课件.ppt

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1、聚合物加工基础流动与形变第1页，此课件共75页哦 聚聚合合物物的的流流变变性性质质是是聚聚合合物物流流变变学学研研究的范畴究的范畴 聚聚聚聚合合合合物物物物流流流流变变变变学学学学主主主主要要要要研研研研究究究究对对对对象象象象：是是是是认认认认识识识识应应应应力力力力作作作作用用用用下下下下，聚聚聚聚合合合合物物物物产产产产生生生生的的的的弹弹弹弹性性性性、塑塑塑塑性性性性、粘粘粘粘性性性性形形形形变变变变及及及及这这这这些些些些行行行行为为为为与与与与各各各各因因因因素素素素之之之之间间间间的关系。的关系。的关系。的关系。第2页，此课件共75页哦 聚合物加工流变学主要任务聚合物加工流变学主

2、要任务聚合物加工流变学主要任务聚合物加工流变学主要任务：以聚合物流体（主要是熔体）作为研究对象，应以聚合物流体（主要是熔体）作为研究对象，应以聚合物流体（主要是熔体）作为研究对象，应以聚合物流体（主要是熔体）作为研究对象，应用流变学的基本原理，分析和处理高分子材料加工用流变学的基本原理，分析和处理高分子材料加工用流变学的基本原理，分析和处理高分子材料加工用流变学的基本原理，分析和处理高分子材料加工过程中的工艺和工程问题，从而提高制品的质量和过程中的工艺和工程问题，从而提高制品的质量和过程中的工艺和工程问题，从而提高制品的质量和过程中的工艺和工程问题，从而提高制品的质量和生产效率。生产效率。生产

3、效率。生产效率。简单说：简单说：简单说：简单说：聚合物流体的流变学是研究聚合物聚合物流体的流变学是研究聚合物聚合物流体的流变学是研究聚合物聚合物流体的流变学是研究聚合物流动和形流动和形流动和形流动和形变变变变的科学。的科学。的科学。的科学。而聚合物加工流变学就是适应聚合物加工发而聚合物加工流变学就是适应聚合物加工发而聚合物加工流变学就是适应聚合物加工发而聚合物加工流变学就是适应聚合物加工发展的需要而提出的。展的需要而提出的。展的需要而提出的。展的需要而提出的。第3页，此课件共75页哦聚合物流体包括聚合物流体包括聚合物流体包括聚合物流体包括粘流温度粘流温度粘流温度粘流温度TfTf或熔或熔或熔或熔

4、点点点点TmTm以上的熔以上的熔以上的熔以上的熔融聚合物（熔体）融聚合物（熔体）融聚合物（熔体）融聚合物（熔体）在不高温度下保持在不高温度下保持在不高温度下保持在不高温度下保持流动的聚合物溶液流动的聚合物溶液流动的聚合物溶液流动的聚合物溶液（液体）或悬浮体（液体）或悬浮体（液体）或悬浮体（液体）或悬浮体（分散体）（分散体）（分散体）（分散体）第4页，此课件共75页哦教学目的和要求教学目的和要求教学目的和要求教学目的和要求1 1、掌握粘度的定义及影响粘度的因素。、掌握粘度的定义及影响粘度的因素。、掌握粘度的定义及影响粘度的因素。、掌握粘度的定义及影响粘度的因素。2 2、了解弹性的表现和表征。、了

5、解弹性的表现和表征。、了解弹性的表现和表征。、了解弹性的表现和表征。3 3、了解聚合物的流动类型。、了解聚合物的流动类型。、了解聚合物的流动类型。、了解聚合物的流动类型。重点和难点重点和难点重点和难点重点和难点1 1、聚合物的非牛顿剪切粘性。、聚合物的非牛顿剪切粘性。、聚合物的非牛顿剪切粘性。、聚合物的非牛顿剪切粘性。2 2、聚合物流体的弹性行为。、聚合物流体的弹性行为。、聚合物流体的弹性行为。、聚合物流体的弹性行为。第5页，此课件共75页哦层流和湍流层流和湍流层流和湍流层流和湍流聚合物熔体，在成型过程中流动时，其雷诺准数一聚合物熔体，在成型过程中流动时，其雷诺准数一聚合物熔体，在成型过程中流

6、动时，其雷诺准数一聚合物熔体，在成型过程中流动时，其雷诺准数一般小于般小于般小于般小于1010，分散体也不会大于，分散体也不会大于，分散体也不会大于，分散体也不会大于21002100，因此其流动均为层，因此其流动均为层，因此其流动均为层，因此其流动均为层流。流。流。流。Re2100Re2500Re2500湍流湍流湍流湍流Re=2100Re=210025002500过渡态过渡态过渡态过渡态（介于层流与湍流介于层流与湍流介于层流与湍流介于层流与湍流）低分子流体低分子流体低分子流体低分子流体3.1 3.1 聚合物的流变性质聚合物的流变性质第6页，此课件共75页哦 原因：原因：原因：原因：粘粘粘粘度度

7、度度高高高高，如如如如低低低低密密密密度度度度聚聚聚聚乙乙乙乙烯烯烯烯的的的的熔熔熔熔体体体体粘粘粘粘度度度度约约约约0.3100.3102 211011033PasPas，而而而而且且且且流流流流速速速速较较较较低低低低，在在在在加加加加工工工工过过过过程程程程中中中中剪剪剪剪切切切切速速速速率率率率一一一一般般般般不不不不大大大大于于于于101033s s-1-1。但是在特殊场合，如经小浇口的熔体注射进大型腔，但是在特殊场合，如经小浇口的熔体注射进大型腔，但是在特殊场合，如经小浇口的熔体注射进大型腔，但是在特殊场合，如经小浇口的熔体注射进大型腔，由于剪切应力过大等原因，会出现弹性湍流，熔体

8、会发由于剪切应力过大等原因，会出现弹性湍流，熔体会发由于剪切应力过大等原因，会出现弹性湍流，熔体会发由于剪切应力过大等原因，会出现弹性湍流，熔体会发生破碎，破坏成型。生破碎，破坏成型。生破碎，破坏成型。生破碎，破坏成型。注意注意注意注意第7页，此课件共75页哦 凡凡凡凡流流流流体体体体在在在在输输输输送送送送通通通通道道道道中中中中流流流流动动动动时时时时，该该该该流流流流体体体体在在在在任任任任何何何何部部部部位位位位的的的的流流流流动动动动状状状状况况况况保保保保持持持持恒恒恒恒定定定定，不不不不随随随随时时时时间间间间而而而而变变变变化化化化，即即即即一一一一切切切切影影影影响响响响流流

9、流流体体体体流动的因素都不随时间而改变，此种流动称为稳定流动。流动的因素都不随时间而改变，此种流动称为稳定流动。流动的因素都不随时间而改变，此种流动称为稳定流动。流动的因素都不随时间而改变，此种流动称为稳定流动。所所所所谓谓谓谓稳稳稳稳定定定定流流流流动动动动，并并并并非非非非是是是是流流流流体体体体在在在在各各各各部部部部位位位位的的的的速速速速度度度度以以以以及及及及物物物物理理理理状状状状态态态态都都都都相相相相同同同同。而而而而是是是是指指指指在在在在任任任任何何何何一一一一定定定定部部部部位位位位，它它它它们们们们均均均均不不不不随时间而变化。随时间而变化。随时间而变化。随时间而变化

10、。稳定流动与不稳定流动稳定流动与不稳定流动稳定流动与不稳定流动稳定流动与不稳定流动正常操作的挤出机中，塑料熔体沿螺杆螺槽向前流动正常操作的挤出机中，塑料熔体沿螺杆螺槽向前流动正常操作的挤出机中，塑料熔体沿螺杆螺槽向前流动正常操作的挤出机中，塑料熔体沿螺杆螺槽向前流动属稳定流动，因其流速、流量、压力和温度分布等参数属稳定流动，因其流速、流量、压力和温度分布等参数属稳定流动，因其流速、流量、压力和温度分布等参数属稳定流动，因其流速、流量、压力和温度分布等参数均不随时间而变动。均不随时间而变动。均不随时间而变动。均不随时间而变动。第8页，此课件共75页哦 等等等等温温温温流流流流动动动动是是是是指指

11、指指流流流流体体体体各各各各处处处处的的的的温温温温度度度度保保保保持持持持不不不不变变变变情情情情况况况况下下下下的的的的流流流流动。动。动。动。在在在在等等等等温温温温流流流流动动动动情情情情况况况况下下下下，流流流流体体体体与与与与外外外外界界界界可可可可以以以以进进进进行行行行热热热热量量量量传传传传递递递递，但传入和输出的热量应保持相等。但传入和输出的热量应保持相等。但传入和输出的热量应保持相等。但传入和输出的热量应保持相等。常常常常常常常常将将将将熔熔熔熔体体体体充充充充模模模模流流流流动动动动阶阶阶阶段段段段当当当当作作作作等等等等温温温温流流流流动动动动过过过过程程程程来来来来

12、处处处处理理理理，因因因因为为为为不不不不会会会会有有有有过过过过大大大大的的的的偏偏偏偏差差差差，却却却却可可可可以以以以使使使使充充充充模模模模过过过过程程程程的的的的流流流流变分析大为简化。变分析大为简化。变分析大为简化。变分析大为简化。等温流动和非等温流动等温流动和非等温流动等温流动和非等温流动等温流动和非等温流动实际实际实际实际第9页，此课件共75页哦在聚合物加工的实际条件下，聚合物流体的流在聚合物加工的实际条件下，聚合物流体的流在聚合物加工的实际条件下，聚合物流体的流在聚合物加工的实际条件下，聚合物流体的流动一般均呈现非等温状态。动一般均呈现非等温状态。动一般均呈现非等温状态。动一

13、般均呈现非等温状态。一方面是由于成型工艺要求将流道各区域控制一方面是由于成型工艺要求将流道各区域控制一方面是由于成型工艺要求将流道各区域控制一方面是由于成型工艺要求将流道各区域控制在不同的温度下；在不同的温度下；在不同的温度下；在不同的温度下；另一方面，是由于粘性流动过程中有生热和热效应。另一方面，是由于粘性流动过程中有生热和热效应。另一方面，是由于粘性流动过程中有生热和热效应。另一方面，是由于粘性流动过程中有生热和热效应。这些都使其在流道径向和轴向存在一定的温度这些都使其在流道径向和轴向存在一定的温度这些都使其在流道径向和轴向存在一定的温度这些都使其在流道径向和轴向存在一定的温度差。例如塑料

14、的注射成型，熔体在进入低温的模具差。例如塑料的注射成型，熔体在进入低温的模具差。例如塑料的注射成型，熔体在进入低温的模具差。例如塑料的注射成型，熔体在进入低温的模具后就开始冷却降温。后就开始冷却降温。后就开始冷却降温。后就开始冷却降温。第10页，此课件共75页哦拉拉拉拉伸伸伸伸流流流流动动动动：质质质质点点点点速速速速度度度度沿沿沿沿着着着着流流流流动动动动方方方方向向向向发发发发生生生生变变变变化；化；化；化；剪剪剪剪切切切切流流流流动动动动：质质质质点点点点速速速速度度度度仅仅仅仅沿沿沿沿着着着着与与与与流流流流动动动动方方方方向向向向垂垂垂垂直的方向发生变化。直的方向发生变化。直的方向发

15、生变化。直的方向发生变化。拉伸流动和剪切流动拉伸流动和剪切流动拉伸流动和剪切流动拉伸流动和剪切流动 按照流体内质点速度分布与流动方向关系，可将聚按照流体内质点速度分布与流动方向关系，可将聚按照流体内质点速度分布与流动方向关系，可将聚按照流体内质点速度分布与流动方向关系，可将聚合物加工时的流体的流动分为两类：合物加工时的流体的流动分为两类：合物加工时的流体的流动分为两类：合物加工时的流体的流动分为两类：第11页，此课件共75页哦 由由由由边边边边界界界界的的的的运运运运动动动动而而而而产产产产生生生生的的的的流流流流动动动动，如如如如运运运运转转转转滚滚滚滚筒筒筒筒表表表表面面面面对对对对流流流

16、流体体体体的的的的剪切摩擦而产生流动，即为剪切摩擦而产生流动，即为剪切摩擦而产生流动，即为剪切摩擦而产生流动，即为拖曳流动拖曳流动拖曳流动拖曳流动。而而而而边边边边界界界界固固固固定定定定，由由由由外外外外压压压压力力力力作作作作用用用用于于于于流流流流体体体体而而而而产产产产生生生生的的的的流流流流动动动动，称称称称为为为为压力流动。压力流动。压力流动。压力流动。剪切流动按其流动的边界条件可分为拖曳流动和压力流动剪切流动按其流动的边界条件可分为拖曳流动和压力流动剪切流动按其流动的边界条件可分为拖曳流动和压力流动剪切流动按其流动的边界条件可分为拖曳流动和压力流动 聚聚聚聚合合合合物物物物熔熔熔

17、熔体体体体注注注注射射射射成成成成型型型型时时时时，在在在在流流流流道道道道内内内内的的的的流流流流动动动动属属属属于于于于压压压压力力力力梯度引起的剪切流动。梯度引起的剪切流动。梯度引起的剪切流动。梯度引起的剪切流动。聚聚聚聚合合合合物物物物在在在在挤挤挤挤出出出出机机机机螺螺螺螺槽槽槽槽中中中中的的的的流流流流动动动动为为为为另另另另一一一一种种种种剪剪剪剪切切切切流流流流动动动动，即即即即拖曳流动。拖曳流动。拖曳流动。拖曳流动。例如例如例如例如第12页，此课件共75页哦 聚合物流体在加工过程中受力的类型有三种：聚合物流体在加工过程中受力的类型有三种：聚合物流体在加工过程中受力的类型有三种

18、：聚合物流体在加工过程中受力的类型有三种：剪切应力、拉伸应力和静压力。剪切应力、拉伸应力和静压力。剪切应力、拉伸应力和静压力。剪切应力、拉伸应力和静压力。在在在在高高高高分分分分子子子子材材材材料料料料成成成成型型型型过过过过程程程程中中中中，聚聚聚聚合合合合物物物物的的的的材材材材料料料料随随随随受受受受力力力力性性性性质质质质与与与与作作作作用用用用位位位位置的不同而产生不同类型的置的不同而产生不同类型的置的不同而产生不同类型的置的不同而产生不同类型的应力、应变和应变速率。应力、应变和应变速率。应力、应变和应变速率。应力、应变和应变速率。聚合物流体的非牛顿剪切粘性聚合物流体的非牛顿剪切粘性

19、聚合物流体的非牛顿剪切粘性聚合物流体的非牛顿剪切粘性 对成型影响最大的是剪切应力对成型影响最大的是剪切应力对成型影响最大的是剪切应力对成型影响最大的是剪切应力,因为成型时液态聚合物在设备或因为成型时液态聚合物在设备或因为成型时液态聚合物在设备或因为成型时液态聚合物在设备或模具中流动的压力降、所需功率以及制品质量等都要受到它的制约。模具中流动的压力降、所需功率以及制品质量等都要受到它的制约。模具中流动的压力降、所需功率以及制品质量等都要受到它的制约。模具中流动的压力降、所需功率以及制品质量等都要受到它的制约。其次是拉伸应力，其次是拉伸应力，其次是拉伸应力，其次是拉伸应力，经常与剪切应力同时出现，

20、如用吹塑法经常与剪切应力同时出现，如用吹塑法经常与剪切应力同时出现，如用吹塑法经常与剪切应力同时出现，如用吹塑法或拉幅法生产薄膜，熔体在变截面导管中的流动以及单丝的或拉幅法生产薄膜，熔体在变截面导管中的流动以及单丝的或拉幅法生产薄膜，熔体在变截面导管中的流动以及单丝的或拉幅法生产薄膜，熔体在变截面导管中的流动以及单丝的生产等。生产等。生产等。生产等。成型时液体静压力影响相对较小，可忽略不计，但对粘度成型时液体静压力影响相对较小，可忽略不计，但对粘度成型时液体静压力影响相对较小，可忽略不计，但对粘度成型时液体静压力影响相对较小，可忽略不计，但对粘度有影响。有影响。有影响。有影响。第13页，此课件

21、共75页哦例如：例如：例如：例如：聚聚聚聚合合合合物物物物在在在在简简简简单单单单的的的的管管管管和和和和槽槽槽槽中中中中的的的的流流流流动动动动，由由由由于于于于压压压压力力力力的的的的作作作作用用用用引引引引起起起起的的的的流流流流动动动动，属属属属于于于于简简简简单单单单的的的的一一一一维维维维压压压压力力力力流流流流动动动动，在在在在流流流流动动动动中中中中只只只只受受受受到到到到剪切力的作用。剪切力的作用。剪切力的作用。剪切力的作用。聚合物加工时受到剪切力作用产生的流动称为剪切流动。聚合物加工时受到剪切力作用产生的流动称为剪切流动。聚合物加工时受到剪切力作用产生的流动称为剪切流动。聚

22、合物加工时受到剪切力作用产生的流动称为剪切流动。为研究方便，可将层流流体视为一层层彼此相邻的液为研究方便，可将层流流体视为一层层彼此相邻的液为研究方便，可将层流流体视为一层层彼此相邻的液为研究方便，可将层流流体视为一层层彼此相邻的液体在剪切应力体在剪切应力体在剪切应力体在剪切应力 作用下的相对滑移。作用下的相对滑移。作用下的相对滑移。作用下的相对滑移。第14页，此课件共75页哦第15页，此课件共75页哦在一定温度下，施加于相距在一定温度下，施加于相距在一定温度下，施加于相距在一定温度下，施加于相距drdr的液层上的剪切应力的液层上的剪切应力的液层上的剪切应力的液层上的剪切应力（单位为（单位为（

23、单位为（单位为N/mN/m2 2）,与层流间的剪切速率与层流间的剪切速率与层流间的剪切速率与层流间的剪切速率d/drd/dr（又称速度梯度，（又称速度梯度，（又称速度梯度，（又称速度梯度，单位为单位为单位为单位为s s-1-1）成正比，其表达式：）成正比，其表达式：）成正比，其表达式：）成正比，其表达式：式中式中式中式中-比例常数，称为粘度，比例常数，称为粘度，比例常数，称为粘度，比例常数，称为粘度，PasPas层流可以用牛顿流体流动定律来描述：层流可以用牛顿流体流动定律来描述：层流可以用牛顿流体流动定律来描述：层流可以用牛顿流体流动定律来描述：第16页，此课件共75页哦加工过程中聚合物流变行

24、为可用粘度加工过程中聚合物流变行为可用粘度加工过程中聚合物流变行为可用粘度加工过程中聚合物流变行为可用粘度 表征表征表征表征粘度：液层单位表面上所加的剪切力与液层间的粘度：液层单位表面上所加的剪切力与液层间的粘度：液层单位表面上所加的剪切力与液层间的粘度：液层单位表面上所加的剪切力与液层间的速度梯度（剪切速率）的比值，速度梯度（剪切速率）的比值，速度梯度（剪切速率）的比值，速度梯度（剪切速率）的比值，粘度是液体自身所固有的性质，粘度是液体自身所固有的性质，粘度是液体自身所固有的性质，粘度是液体自身所固有的性质，它的大小表征液体它的大小表征液体它的大小表征液体它的大小表征液体抵抗外力引起流动变形

25、的能力。抵抗外力引起流动变形的能力。抵抗外力引起流动变形的能力。抵抗外力引起流动变形的能力。第17页，此课件共75页哦 对于小分子流体该粘度为常数，称为牛顿粘度。对于小分子流体该粘度为常数，称为牛顿粘度。对于小分子流体该粘度为常数，称为牛顿粘度。对于小分子流体该粘度为常数，称为牛顿粘度。而对于聚合物流体，由于大分子的长链结构和缠结，而对于聚合物流体，由于大分子的长链结构和缠结，而对于聚合物流体，由于大分子的长链结构和缠结，而对于聚合物流体，由于大分子的长链结构和缠结，剪切力和剪切速率不成比例，流体的剪切粘度不是常数，剪切力和剪切速率不成比例，流体的剪切粘度不是常数，剪切力和剪切速率不成比例，流

26、体的剪切粘度不是常数，剪切力和剪切速率不成比例，流体的剪切粘度不是常数，依赖于剪切作用。依赖于剪切作用。依赖于剪切作用。依赖于剪切作用。具有这种行为的流体称为非牛顿流体，非牛顿具有这种行为的流体称为非牛顿流体，非牛顿具有这种行为的流体称为非牛顿流体，非牛顿具有这种行为的流体称为非牛顿流体，非牛顿流体的粘度定义为非牛顿粘度或表观粘度。流体的粘度定义为非牛顿粘度或表观粘度。流体的粘度定义为非牛顿粘度或表观粘度。流体的粘度定义为非牛顿粘度或表观粘度。第18页，此课件共75页哦 根据应变时有无弹性和应变对时间有无依赖关系，非牛顿液体分根据应变时有无弹性和应变对时间有无依赖关系，非牛顿液体分根据应变时有

27、无弹性和应变对时间有无依赖关系，非牛顿液体分根据应变时有无弹性和应变对时间有无依赖关系，非牛顿液体分为：为：为：为：非非非非牛牛牛牛顿顿顿顿液液液液体体体体粘弹性液体粘弹性液体粘弹性液体粘弹性液体有时间依赖性液体有时间依赖性液体有时间依赖性液体有时间依赖性液体（宾哈液体、假塑性液体和膨胀性液体）（宾哈液体、假塑性液体和膨胀性液体）（宾哈液体、假塑性液体和膨胀性液体）（宾哈液体、假塑性液体和膨胀性液体）震凝性液体（震凝性液体（震凝性液体（震凝性液体（tttt）触变性液体（触变性液体（触变性液体（触变性液体（tttt）粘性液体粘性液体粘性液体粘性液体非牛顿液体类型非牛顿液体类型非牛顿液体类型非牛顿

28、液体类型第19页，此课件共75页哦描述非牛顿流体流动的关系式采用幂律定律描述非牛顿流体流动的关系式采用幂律定律描述非牛顿流体流动的关系式采用幂律定律描述非牛顿流体流动的关系式采用幂律定律式中的式中的式中的式中的n n为非牛顿指数，为非牛顿指数，为非牛顿指数，为非牛顿指数，当当当当n=1n=1时流体具有牛顿行为；时流体具有牛顿行为；时流体具有牛顿行为；时流体具有牛顿行为；当当当当n=1n=1，当剪切应力低于屈服应力时流体静止并有一定刚度，但当剪，当剪切应力低于屈服应力时流体静止并有一定刚度，但当剪，当剪切应力低于屈服应力时流体静止并有一定刚度，但当剪，当剪切应力低于屈服应力时流体静止并有一定刚度

29、，但当剪切应力超过时流体就流动，这种流体称为宾汉塑性流体切应力超过时流体就流动，这种流体称为宾汉塑性流体切应力超过时流体就流动，这种流体称为宾汉塑性流体切应力超过时流体就流动，这种流体称为宾汉塑性流体;当当当当n n1 1时，表观粘度随剪切速率的增大而减小，这种流体称时，表观粘度随剪切速率的增大而减小，这种流体称时，表观粘度随剪切速率的增大而减小，这种流体称时，表观粘度随剪切速率的增大而减小，这种流体称为假塑性流体或切力变稀流体，大部分聚合物流体都属于为假塑性流体或切力变稀流体，大部分聚合物流体都属于为假塑性流体或切力变稀流体，大部分聚合物流体都属于为假塑性流体或切力变稀流体，大部分聚合物流体

30、都属于这种；这种；这种；这种；当当当当n n1 1，表观粘度随剪切速率的增大而增大，这种流体称为膨胀，表观粘度随剪切速率的增大而增大，这种流体称为膨胀，表观粘度随剪切速率的增大而增大，这种流体称为膨胀，表观粘度随剪切速率的增大而增大，这种流体称为膨胀性流体或切力增稠流体。性流体或切力增稠流体。性流体或切力增稠流体。性流体或切力增稠流体。K:K:粘度系数粘度系数粘度系数粘度系数N:N:非牛顿指数非牛顿指数非牛顿指数非牛顿指数第20页，此课件共75页哦流体的流动曲线类型流体的流动曲线类型流体的流动曲线类型流体的流动曲线类型第21页，此课件共75页哦流动类型流动类型流动类型流动类型流动规律流动规律流

31、动规律流动规律符合的流体符合的流体符合的流体符合的流体备注备注备注备注牛顿流体牛顿流体牛顿流体牛顿流体(为常数为常数)PCPC和和和和PVDCPVDC接近接近接近接近低分子多为此类低分子多为此类低分子多为此类低分子多为此类假塑性流体假塑性流体假塑性流体假塑性流体n1n1n1高固体含量的糊高固体含量的糊高固体含量的糊高固体含量的糊剪切增加，粘度升剪切增加，粘度升剪切增加，粘度升剪切增加，粘度升高高高高第22页，此课件共75页哦切力变稀流体的流动曲线切力变稀流体的流动曲线切力变稀流体的流动曲线切力变稀流体的流动曲线观察曲线观察曲线观察曲线观察曲线通过曲线看到：粘度对剪切速率的依赖关系通过曲线看到：

32、粘度对剪切速率的依赖关系通过曲线看到：粘度对剪切速率的依赖关系通过曲线看到：粘度对剪切速率的依赖关系第23页，此课件共75页哦 假塑性流体的粘度随剪切应力或剪切速率的增假塑性流体的粘度随剪切应力或剪切速率的增假塑性流体的粘度随剪切应力或剪切速率的增假塑性流体的粘度随剪切应力或剪切速率的增加而下降的原因与流体分子的结构有关。加而下降的原因与流体分子的结构有关。加而下降的原因与流体分子的结构有关。加而下降的原因与流体分子的结构有关。造成粘度下降的原因在于其中大分子彼此之间的造成粘度下降的原因在于其中大分子彼此之间的缠结。缠结。当缠结的大分子承受应力时，其缠结点就会被当缠结的大分子承受应力时，其缠结

33、点就会被解开，同时还沿着流动的方向规则排列，因此就解开，同时还沿着流动的方向规则排列，因此就降低了粘度。降低了粘度。缠结点被解开和大分子规则排列的程度是随缠结点被解开和大分子规则排列的程度是随应力的增加而加大的。应力的增加而加大的。对对对对聚聚聚聚合合合合物物物物熔熔熔熔体体体体来来来来说说说说切力变稀原因（假塑性流体）切力变稀原因（假塑性流体）切力变稀原因（假塑性流体）切力变稀原因（假塑性流体）第24页，此课件共75页哦 当它承受应力时，原来由溶剂化作用而被封闭在当它承受应力时，原来由溶剂化作用而被封闭在当它承受应力时，原来由溶剂化作用而被封闭在当它承受应力时，原来由溶剂化作用而被封闭在粒子

34、或大分子盘绕空穴内的小分子就会被挤出，这样，粒子或大分子盘绕空穴内的小分子就会被挤出，这样，粒子或大分子盘绕空穴内的小分子就会被挤出，这样，粒子或大分子盘绕空穴内的小分子就会被挤出，这样，粒子或盘绕大分子的有效直径即随应力的增加而相应粒子或盘绕大分子的有效直径即随应力的增加而相应粒子或盘绕大分子的有效直径即随应力的增加而相应粒子或盘绕大分子的有效直径即随应力的增加而相应地缩小，从而使流体粘度下降。地缩小，从而使流体粘度下降。地缩小，从而使流体粘度下降。地缩小，从而使流体粘度下降。因为粘度大小与粒子或大分子的平均大小成正比，因为粘度大小与粒子或大分子的平均大小成正比，因为粘度大小与粒子或大分子的

35、平均大小成正比，因为粘度大小与粒子或大分子的平均大小成正比，但不一定是线性关系。但不一定是线性关系。但不一定是线性关系。但不一定是线性关系。对对对对聚聚聚聚合合合合物物物物溶溶溶溶液液液液来来来来说说说说第25页，此课件共75页哦当悬浮液处于静态时，体系中由固体粒子构当悬浮液处于静态时，体系中由固体粒子构成的空隙最小，其中流体只能勉强充满这些空成的空隙最小，其中流体只能勉强充满这些空间。当施加于这一体系的剪切应力不大时，也间。当施加于这一体系的剪切应力不大时，也就是剪切速率较小时，流体就可以在移动的固就是剪切速率较小时，流体就可以在移动的固体粒子间充当润滑剂，因此，表观粘度不高。体粒子间充当润

36、滑剂，因此，表观粘度不高。但当剪切速率逐渐增高时，固体粒子的但当剪切速率逐渐增高时，固体粒子的紧密堆砌就被破坏，整个体系就显得有些紧密堆砌就被破坏，整个体系就显得有些膨胀。此时流体不再能充满所有的空隙，膨胀。此时流体不再能充满所有的空隙，润滑作用因而受到限制，表观粘度就随着润滑作用因而受到限制，表观粘度就随着剪切速率的增长而增大。剪切速率的增长而增大。膨膨膨膨胀胀胀胀性性性性流流流流体体体体的的的的流流流流动动动动行行行行为为为为切力变稠原因（膨胀性流体）切力变稠原因（膨胀性流体）切力变稠原因（膨胀性流体）切力变稠原因（膨胀性流体）第26页，此课件共75页哦加工方法加工方法加工方法加工方法剪切

37、速率剪切速率剪切速率剪切速率/S/S-1-1模压模压模压模压1 11010开炼开炼开炼开炼5105101 1 5105102 2密炼密炼密炼密炼5105102 2 5105103 3挤出挤出挤出挤出10101 1 10103 3压延压延压延压延5105101 1 5105102 2纺丝纺丝纺丝纺丝10102 2 10104 4注射注射注射注射10103 3 10105 5各种加工方法中的剪切速率各种加工方法中的剪切速率各种加工方法中的剪切速率各种加工方法中的剪切速率第27页，此课件共75页哦 当液体的弹性不可忽略时，其应变还表现出滞当液体的弹性不可忽略时，其应变还表现出滞当液体的弹性不可忽略时

38、，其应变还表现出滞当液体的弹性不可忽略时，其应变还表现出滞后效应，即在液体中增加应力与降低应力这两个过程后效应，即在液体中增加应力与降低应力这两个过程后效应，即在液体中增加应力与降低应力这两个过程后效应，即在液体中增加应力与降低应力这两个过程的应变曲线不重合。的应变曲线不重合。的应变曲线不重合。的应变曲线不重合。某些聚合物（如聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等）的某些聚合物（如聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等）的某些聚合物（如聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等）的某些聚合物（如聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等）的粘性流动中，弹性行为是不能忽略的，称为粘弹性液体。粘性流动中，弹性行为是不能忽略的，称为粘弹性液体。粘性流动中

39、，弹性行为是不能忽略的，称为粘弹性液体。粘性流动中，弹性行为是不能忽略的，称为粘弹性液体。这类液体在受到外力作用时，其非牛顿性是粘这类液体在受到外力作用时，其非牛顿性是粘这类液体在受到外力作用时，其非牛顿性是粘这类液体在受到外力作用时，其非牛顿性是粘性和弹性行为的综合，即流动过程中包含有不可逆形性和弹性行为的综合，即流动过程中包含有不可逆形性和弹性行为的综合，即流动过程中包含有不可逆形性和弹性行为的综合，即流动过程中包含有不可逆形变变变变(粘性流动粘性流动粘性流动粘性流动)和可逆形变（弹性回复）两种成分。和可逆形变（弹性回复）两种成分。和可逆形变（弹性回复）两种成分。和可逆形变（弹性回复）两种

40、成分。粘粘粘粘弹弹弹弹性性性性液液液液体体体体第28页，此课件共75页哦产生震凝性的原因，可以解释为液体中的不对称产生震凝性的原因，可以解释为液体中的不对称产生震凝性的原因，可以解释为液体中的不对称产生震凝性的原因，可以解释为液体中的不对称粒子（椭球形线团）在剪切力场的速度作用下取向排粒子（椭球形线团）在剪切力场的速度作用下取向排粒子（椭球形线团）在剪切力场的速度作用下取向排粒子（椭球形线团）在剪切力场的速度作用下取向排列形成暂时次价交联点所致，这种缔合使粘度不断增列形成暂时次价交联点所致，这种缔合使粘度不断增列形成暂时次价交联点所致，这种缔合使粘度不断增列形成暂时次价交联点所致，这种缔合使粘

41、度不断增加而形成凝胶状，一旦外力作用终止，暂时交联点也加而形成凝胶状，一旦外力作用终止，暂时交联点也加而形成凝胶状，一旦外力作用终止，暂时交联点也加而形成凝胶状，一旦外力作用终止，暂时交联点也相应消失，粘度重新降低。相应消失，粘度重新降低。相应消失，粘度重新降低。相应消失，粘度重新降低。震震震震凝凝凝凝性性性性液液液液体体体体第29页，此课件共75页哦一般认为，产生触变行为是因为液体静置时聚一般认为，产生触变行为是因为液体静置时聚一般认为，产生触变行为是因为液体静置时聚一般认为，产生触变行为是因为液体静置时聚合物粒子间形成了一种类似凝胶的非永久性的次合物粒子间形成了一种类似凝胶的非永久性的次合

42、物粒子间形成了一种类似凝胶的非永久性的次合物粒子间形成了一种类似凝胶的非永久性的次价交联点，表现出很大粘度。价交联点，表现出很大粘度。价交联点，表现出很大粘度。价交联点，表现出很大粘度。当系统受到外力作用而破坏这一暂时交联点时，当系统受到外力作用而破坏这一暂时交联点时，当系统受到外力作用而破坏这一暂时交联点时，当系统受到外力作用而破坏这一暂时交联点时，粘度即随着剪切持续时间而下降。粘度即随着剪切持续时间而下降。粘度即随着剪切持续时间而下降。粘度即随着剪切持续时间而下降。在聚合物成型中，只有少数聚合物的溶液或悬浮在聚合物成型中，只有少数聚合物的溶液或悬浮在聚合物成型中，只有少数聚合物的溶液或悬浮

43、在聚合物成型中，只有少数聚合物的溶液或悬浮液属触变性液体，涂料、油墨等具有这种性质。液属触变性液体，涂料、油墨等具有这种性质。液属触变性液体，涂料、油墨等具有这种性质。液属触变性液体，涂料、油墨等具有这种性质。触触触触变变变变性性性性液液液液体体体体第30页，此课件共75页哦聚合物流体的拉伸粘性聚合物流体的拉伸粘性聚合物流体的拉伸粘性聚合物流体的拉伸粘性聚合物在具有截面积逐渐变小聚合物在具有截面积逐渐变小聚合物在具有截面积逐渐变小聚合物在具有截面积逐渐变小的锥形管或其它管中的收敛流的锥形管或其它管中的收敛流的锥形管或其它管中的收敛流的锥形管或其它管中的收敛流动，这种流动不仅受到剪切作动，这种流

44、动不仅受到剪切作动，这种流动不仅受到剪切作动，这种流动不仅受到剪切作用，而且还受到拉伸作用用，而且还受到拉伸作用用，而且还受到拉伸作用用，而且还受到拉伸作用当粘弹性聚合物流体从任何当粘弹性聚合物流体从任何当粘弹性聚合物流体从任何当粘弹性聚合物流体从任何形式的管道中流出受外力拉形式的管道中流出受外力拉形式的管道中流出受外力拉形式的管道中流出受外力拉伸时也能产生拉伸流动。伸时也能产生拉伸流动。伸时也能产生拉伸流动。伸时也能产生拉伸流动。拟制性拉伸拟制性拉伸拟制性拉伸拟制性拉伸(收收收收敛流动敛流动敛流动敛流动)非拟制性拉伸非拟制性拉伸非拟制性拉伸非拟制性拉伸(拉伸流动拉伸流动拉伸流动拉伸流动)第3

45、1页，此课件共75页哦 在在在在拉拉拉拉伸伸伸伸作作作作用用用用下下下下，聚聚聚聚合合合合物物物物流流流流体体体体会会会会产产产产生生生生很很很很大大大大的的的的拉拉拉拉伸伸伸伸应应应应变变变变，和和和和剪剪剪剪切切切切粘粘粘粘度度度度的的的的形形形形式式式式类类类类似似似似，我我我我们们们们用用用用拉拉拉拉伸伸伸伸粘粘粘粘度度度度来来来来表表表表示示示示流流流流体体体体对对对对拉伸流动的阻力：拉伸流动的阻力：拉伸流动的阻力：拉伸流动的阻力：第32页，此课件共75页哦 在在在在低低低低应应应应变变变变或或或或低低低低应应应应力力力力下下下下，拉拉拉拉伸伸伸伸粘粘粘粘度度度度是是是是不不不不依依

46、依依赖赖赖赖应应应应力力力力或或或或应应应应变变变变速速速速率率率率的的的的（P P5252），在在在在高高高高应应应应变变变变或或或或高高高高应应应应力力力力下下下下，拉拉拉拉伸伸伸伸粘粘粘粘度度度度会出现两种不同的结果：会出现两种不同的结果：会出现两种不同的结果：会出现两种不同的结果：（1 1）拉伸变稀，原因是分子链缠结浓度的降低。拉伸变稀，原因是分子链缠结浓度的降低。拉伸变稀，原因是分子链缠结浓度的降低。拉伸变稀，原因是分子链缠结浓度的降低。（2 2）拉拉拉拉伸伸伸伸变变变变硬硬硬硬：例例例例如如如如 PSPS、LDPELDPE。原原原原因因因因是是是是大大大大分分分分子子子子链链链链的

47、的的的取取取取向向向向伸伸伸伸直直直直、平平平平行行行行排排排排列列列列的的的的分分分分子子子子较较较较无无无无序序序序排排排排列列列列的的的的分分分分子子子子更更更更具具具具有有有有更更更更强强强强的的的的抗拉伸性。抗拉伸性。抗拉伸性。抗拉伸性。拉伸粘度的影响因素拉伸粘度的影响因素拉伸粘度的影响因素拉伸粘度的影响因素第33页，此课件共75页哦 因因因因为为为为拉拉拉拉伸伸伸伸粘粘粘粘度度度度随随随随着着着着应应应应力力力力或或或或应应应应变变变变速速速速率率率率而而而而增增增增大大大大，则则则则增增增增大大大大的的的的粘粘粘粘度度度度将将将将使使使使成成成成型型型型中中中中制制制制品品品品的

48、的的的薄薄薄薄弱弱弱弱成成成成分分分分或或或或应应应应力力力力集集集集中中中中区区区区域域域域不不不不至至至至于于于于在在在在张张张张应应应应力力力力的的的的作作作作用用用用下下下下产产产产生生生生破破破破坏坏坏坏，从从从从而而而而能能能能获获获获得形变均匀的产品。得形变均匀的产品。得形变均匀的产品。得形变均匀的产品。聚聚聚聚合合合合物物物物拉拉拉拉伸伸伸伸流流流流动动动动过过过过程程程程粘粘粘粘度度度度增增增增大大大大的的的的特特特特性性性性在在在在很很很很大大大大程程程程度度度度上上上上决定了聚合物能在恒温条件下纺丝或成膜。决定了聚合物能在恒温条件下纺丝或成膜。决定了聚合物能在恒温条件下纺

49、丝或成膜。决定了聚合物能在恒温条件下纺丝或成膜。这一特性，对纤维纺丝、吹塑薄膜、这一特性，对纤维纺丝、吹塑薄膜、这一特性，对纤维纺丝、吹塑薄膜、这一特性，对纤维纺丝、吹塑薄膜、拉伸薄膜、片材的热成型等十分有拉伸薄膜、片材的热成型等十分有拉伸薄膜、片材的热成型等十分有拉伸薄膜、片材的热成型等十分有利利利利第34页，此课件共75页哦（1 1）聚合物加工既有剪切流动又有拉伸流动，）聚合物加工既有剪切流动又有拉伸流动，）聚合物加工既有剪切流动又有拉伸流动，）聚合物加工既有剪切流动又有拉伸流动，也有特殊的剪切流动也有特殊的剪切流动也有特殊的剪切流动也有特殊的剪切流动-拖曳流动。拖曳流动。拖曳流动。拖曳流

50、动。（2 2）可以推出聚合物流体在不同形状流道中）可以推出聚合物流体在不同形状流道中）可以推出聚合物流体在不同形状流道中）可以推出聚合物流体在不同形状流道中的流动方程，从而计算剪切应力和剪切速率，的流动方程，从而计算剪切应力和剪切速率，的流动方程，从而计算剪切应力和剪切速率，的流动方程，从而计算剪切应力和剪切速率，得到流动曲线。得到流动曲线。得到流动曲线。得到流动曲线。例如：例如：例如：例如：P39P39，聚合物流体在圆管中、在狭缝通，聚合物流体在圆管中、在狭缝通，聚合物流体在圆管中、在狭缝通，聚合物流体在圆管中、在狭缝通道中的流动道中的流动道中的流动道中的流动小结小结小结小结第35页，此课件