聚合物流变学 (2)精选文档.ppt

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1、聚合物流聚合物流变变学学本讲稿第一页，共十二页上节课回顾填空：无定形聚合物按照在不同温度下的变形能力分为三中状态，在 态下聚合物适于进行车削、锉削、钻孔、切螺纹等机械加工；在 态下适合进行吹塑成型、热成型等二次加工；在 态下进行注射成型或挤出成型。问答：按照塑料的成型性能分类，说明什么是热塑性塑料？什么是热固性塑料？（原料）本讲稿第二页，共十二页第二单元第二单元第二单元第二单元 塑料成型基础塑料成型基础塑料成型基础塑料成型基础1.聚合物的粘性流动教学内容：教学内容：教学内容：教学内容：教学难点：教学难点：教学难点：教学难点：聚合物的粘性流动本讲稿第三页，共十二页层流层流流体粘性流体粘性壁面粗糙

2、度壁面粗糙度邻层相对移动距离即邻层相对移动距离即dx/dr称为切应变；称为切应变；液体邻层液体邻层速度梯度速度梯度dv/dt等于单位时间内的切应变，等于单位时间内的切应变，即剪切速率即剪切速率聚合物的粘性流动恒定外力恒定外力(恒定剪切力下：恒定剪切力下：管壁摩擦力管壁摩擦力+液层粘滞阻力液层粘滞阻力 构成剪切力各层差异，造成速度构成剪切力各层差异，造成速度差，即速度梯度。差，即速度梯度。速度呈现抛物线状分布速度呈现抛物线状分布本讲稿第四页，共十二页1.聚合物的粘度应力与剪切速率关系 低分子流体流动行为牛顿流体-牛顿内摩擦定律 高分子流体的流动行为非牛顿流体 -奥斯瓦尔德指数流动定律剪切应力大小

3、反应层间流动难易。剪切应力大小反应层间流动难易。常数，称为牛顿粘度或剪切粘度，常数，称为牛顿粘度或剪切粘度，不受剪切速率影响不受剪切速率影响。PA/PC近似为牛顿流体。近似为牛顿流体。聚合物大分子的长链结构和相互交缠，流动复杂，不服从聚合物大分子的长链结构和相互交缠，流动复杂，不服从上述规律称为非牛顿流体。大部分聚合物熔体属于这类。上述规律称为非牛顿流体。大部分聚合物熔体属于这类。本讲稿第五页，共十二页K表示粘稠性（粘度系数），表示粘稠性（粘度系数），非牛顿流体的表观粘度。非牛顿流体的表观粘度。n 与聚合物品种、温度有关，可反应偏离牛顿流体性质的程度。与聚合物品种、温度有关，可反应偏离牛顿流体

4、性质的程度。非牛顿流体非牛顿流体表观粘度除了与流体品种、温度有关表观粘度除了与流体品种、温度有关外，还受剪切速率影响，外，还受剪切速率影响，意味着意味着外力的大小外力的大小及其及其作用时间作用时间也能改变非牛顿流体的粘稠性。也能改变非牛顿流体的粘稠性。反映非牛顿流体外力作用下抵抗剪切变形的能力。反映非牛顿流体外力作用下抵抗剪切变形的能力。本讲稿第六页，共十二页2.假塑性流体剪切稀化及其实质读图：如果材料读图：如果材料的粘稠度因的粘稠度因剪切变形程度而改变，情况符合剪切变形程度而改变，情况符合曲线曲线1为牛顿流体；为牛顿流体；n1呈指数规呈指数规律减小则为非牛顿流体。律减小则为非牛顿流体。读图：

5、如果材料读图：如果材料变形能力随剪切变形能力随剪切力增加力增加,流动的速度梯度较大，大流动的速度梯度较大，大分子相对移动快，为假塑性；速分子相对移动快，为假塑性；速度梯度小的为牛顿流体。度梯度小的为牛顿流体。某一材料某一材料实验曲线实验曲线本讲稿第七页，共十二页3.流动指数大多数聚合物属于假塑性流体。大多数聚合物属于假塑性流体。大多数聚合物属于假塑性流体。大多数聚合物属于假塑性流体。n1,n1,n1,n1,通常为通常为通常为通常为0.25-0.67,0.25-0.67,0.25-0.67,0.25-0.67,近似为常量近似为常量近似为常量近似为常量由曲线可见，假塑性熔体剪由曲线可见，假塑性熔体

6、剪切速率越大，粘度下降。切速率越大，粘度下降。n1n1看做看做部分分子不再交缠，部分分子不再交缠，部分分子不再交缠，部分分子不再交缠，分子链之间可以相对滑动，分子链之间可以相对滑动，分子链之间可以相对滑动，分子链之间可以相对滑动，还可以沿受力方向取向，流还可以沿受力方向取向，流还可以沿受力方向取向，流还可以沿受力方向取向，流动阻力随着变形而降低，称动阻力随着变形而降低，称动阻力随着变形而降低，称动阻力随着变形而降低，称为为为为剪切稀化。剪切稀化。本讲稿第八页，共十二页注射成型典型熔体的剪切速率范围在102105s-1常用塑料的粘度范围是10107Pa.s小浇口剪切大。小浇口剪切大。对于开放的管

7、线：对于开放的管线：剪切稀化，一旦压力倍增，其流动速率不是倍增，剪切稀化，一旦压力倍增，其流动速率不是倍增，而是倍率大得多（而是倍率大得多（215倍）；剪切速率影响粘度倍）；剪切速率影响粘度还影响粘滞热（即剪切热）的大小，这对注射成还影响粘滞热（即剪切热）的大小，这对注射成型的压力、温度等有重要影响。型的压力、温度等有重要影响。与各自初始速度比较所放大的倍率。初始速度是不同的。与各自初始速度比较所放大的倍率。初始速度是不同的。本讲稿第九页，共十二页支链多、长、高，与其它大分支链多、长、高，与其它大分支链多、长、高，与其它大分支链多、长、高，与其它大分子缠结越多、越紧，分子量大子缠结越多、越紧，

8、分子量大子缠结越多、越紧，分子量大子缠结越多、越紧，分子量大,缠结点多，缠结点多，缠结点多，缠结点多，粘度大；粘度大；粘度大；粘度大；分子量分布越宽，粘度小，流分子量分布越宽，粘度小，流分子量分布越宽，粘度小，流分子量分布越宽，粘度小，流动性好，但大分子未全熔化动性好，但大分子未全熔化动性好，但大分子未全熔化动性好，但大分子未全熔化,成型件性能不好成型件性能不好成型件性能不好成型件性能不好剪切稀化剪切稀化剪切稀化剪切稀化使分子间作用力发生使分子间作用力发生很大变化粘度改变。很大变化粘度改变。例如增塑剂降粘度，例如增塑剂降粘度，改善流动性；纤维改善流动性；纤维填料相反。填料相反。提高温度，粘度提

9、高温度，粘度提高温度，粘度提高温度，粘度下降，适用于对剪下降，适用于对剪下降，适用于对剪下降，适用于对剪切不敏感或牛顿切不敏感或牛顿切不敏感或牛顿切不敏感或牛顿流体；流体；流体；流体；压力加大，大分子压力加大，大分子压力加大，大分子压力加大，大分子压缩，粘度加大；压缩，粘度加大；压缩，粘度加大；压缩，粘度加大；3.影响聚合物流动粘度的因素聚合物粘度聚合物粘度聚合物粘度聚合物粘度C CBBDDAA 分子结构分子结构 温度和压力温度和压力添加剂添加剂 剪切速率剪切速率温度温度-压力效应压力效应 流量流量热塑性塑料热塑性塑料本讲稿第十页，共十二页热固性聚合物流动：热固性聚合物流动：线型大分子加热线型大分子加热塑化塑化后，发生交联反应，后，发生交联反应，粘度粘度随交联反应而变化，直至粘度无限大，不可逆转。随交联反应而变化，直至粘度无限大，不可逆转。在较低温度范围内，粘度随温度升高而降低达峰值，这个较高在较低温度范围内，粘度随温度升高而降低达峰值，这个较高温度以后，交联起主导作用，迅速下降。温度以后，交联起主导作用，迅速下降。可通过控制温度控制交联速度。可通过控制温度控制交联速度。本质差别：不仅有物理变化，还有化学变化。本质差别：不仅有物理变化，还有化学变化。本讲稿第十一页，共十二页无锡职业技术学院无锡职业技术学院本讲稿第十二页，共十二页