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[第二章聚合物的流变性质
第二章 聚合物的流变性质 前言 聚合物熔体的流变行为 影响聚合物流动行为的主要因素 [思考题] 1) 聚合物的流动行为是如何分类的? 2) 非牛顿性液体的流动行为曲线和流变行为是怎样的? 3) 常见的非牛顿性液体有几种?它们流动时粘度是如何随着剪切速率变化的? 4)温度和剪切速率对聚合物熔体黏度的影响。 前言 什么是流变学 研究物质形变和流动的科学。 聚合物流变学研究的对象 应力作用下高分子材料产生弹性、塑性和粘性行为以及研究这些行为与各种因素之间的相互关系。 聚合物流变学研究的复杂性 聚合物流变行为十分复杂;对于聚合物流变行为的解释仍然有很多是定性的或经验的。 第一节 聚合物熔体的流变行为 加工过程中聚合物的形变是由于外力作用的结果,材料受力后内部产生与外力相平衡的应力。由受力方式不同可分为:剪切应力 ,拉伸应力σ,和流体静压力P。 牛顿流体的粘度-剪切速度曲线 二、非牛顿流体及其流变行为 几种典型的非牛顿流体 粘性液体及其指数定律 宽剪切速率范围的流动曲线 第一流动区 1、低剪切速度下流动,表现为牛顿性流动 2、液体具有恒定的粘度 3、适合流延成型、胶乳的涂刮、涂料的涂刷等 4、聚合物流体在第一流动区所对应的粘度称为,零切粘度 第二流动区 1、聚合物流体表现为非牛顿性流动区域; 2、在剪应力的作用下,液体的结构发生了变化,粘度也随之发生变化; 3、粘度变化的两种趋势:剪切变稀、剪切增稠 第三流动区 两种表观粘度随时间的变化 1、触变性液体:作用时间增加,表观粘度降低 产生原因:外力作用下,将静止时形成的次价键交联点破坏,从而是粘度降低。 2、震凝性液体:作用时间增加,表观粘度增加 产生原因:液体中不对称的粒子在剪切作用下发生了取向排列,形成暂时的次价键交联点 这两种液体粘度变化都是可逆的,因为液体中粒子或分子没有发生永久性的形变。 粘弹性液体 如何判断是否属于粘弹性液体 液体流动以弹性为主还是以粘性行为为主,取决于外力作用时间与松弛时间的关系。 三、热塑性和热固性聚合物流变行为的比较 第二节 影响聚合物流变行为的主要因素 第二节 影响聚合物流变行为的主要因素 在一定的剪切速度下,聚合物的粘度由聚合物熔体中的自由体积和大分子链间的缠结决定。 一、温度对粘度的影响 热塑性聚合物熔体粘度随着温度升高而呈指数函数的方式降低。 聚合物熔体粘度对温度的依赖性 只有当聚合物处于粘流温度以上不宽的温度范围内, Andrade公式材适用。 当温度从玻璃化温度到熔点(粘流温度)很宽的范围时,聚合物的粘流活化能已不为一常数。 W.L.F公式 二、压力对粘度的影响 增加压力引起液体粘度变化说明,单纯增加压力来 提高聚合物液体的流量是不合适的,过大的压力会造 成功率的过大消耗和设备的更大磨损。 3、压力—温度等效性 三、粘度对剪切速度的依赖性 四、结构、组成对粘度的影响 分子量: 分子量分布: (1)分布用重均分子量与数均分子量之比表示 (2)平均分子量相同时,分布宽的,粘度低。 添加剂: (1)分类 (2)固体添加剂 (3)液体添加剂 粘度对温度的依赖关系用Andrade公式表示: A:T→∞时的粘度常数 R:气体常数 Eη:聚合物粘流活化能 Eη的大小反应聚合物粘度对温度的依赖性 公式仅适用于温度变化很窄的范围,这一范围大约有37.8℃的区间。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Eη的大小反映聚合物黏度对温度的依赖性。 Eη愈大,榕体对温度愈敏感。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 1-PS 2-PC 3-PMMA 4-PP 5-CA 6-HDPE 7-POM 8-PA 9-PETD Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 聚合物黏度对温度的依赖性还可以用 温度敏感性指标来表示。 ——给定剪切速率下相差40 ℃的两个温度的 黏度比来表示。 Evaluation only. Created with Asp
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