4二章聚合物的流变性质.ppt

4，聚合物结构和组成对粘度的影响 c，分子量分布 在平均分子量相同时，随分子量分布变宽： 粘度迅速下降（易加工）； 流体的非牛顿性更显著，粘度对剪切更敏感； 材料的拉伸强度较低。 4，聚合物结构和组成对粘度的影响 d，聚合物组成 增塑剂和溶剂：削弱分子间作用力，分子间距离增大，缠结减小，粘度减低。如软质PVC制品。 润滑剂：可改善流动性。内润滑剂使粘度降低（如PVC中加入硬脂酸）；外润滑剂使熔体容易与设备表面剥离，不致因长期黏附受热分解（如PVC中加入少量聚乙烯脂）。 固体填料：通常使流动性下降。粒子越细、越长，对粘度影响越大。 添加剂： 液体的：溶剂、增塑剂、润滑剂等 固体的：粉末、纤维等填料 1，试用流变方程和流动曲线（剪切应力-剪切速率）说明非牛顿流体的典型类型。 2，为什么聚合物熔体通常为假塑性流体？ 3，简述温度、压力、剪切速率、分子量和分子量分布对聚合物熔体粘度的影响。 复习题 4，名词解释： 牛顿流体、非牛顿流体、零切粘度、极限粘度、切力变稀现象、压力-温度等效性、假塑性流体、膨胀性流体、流动行为特征指数、表观粘度。  * 雷诺数（Reynolds number）一种可用来表征流体流动情况的无量纲数，以Re表示，Re=ρvd/η，其中v、ρ、η分别为流体的流速、密度与黏性系数，d为一特征长度 * * 塑性流动： 这类流动的特点是施加的剪应力必须超过某一最低值——屈服值以后才开始流动，随剪切应力的增加，物料由紊流变为层流，直至剪应力达到一定值，物料也发生牛顿流动。流动曲线如图2-1（B），属于这类流动的物体有：泥浆、油漆。油墨，硅酸盐材料在高温烧结时，晶粒界面间的滑移也属于这类流动。粘土泥浆的流动只有较小的屈服值，而可塑泥团屈服值较大，它是粘土坯体保持形状的重要因素。宾汉流动是塑性变形的简例。 假塑性流动： 这一类型的流动曲线类似于塑性流动，但它没有屈服值。也即曲线通过原点并凸向应力轴如图2-1（B）。它的流动特点是表观粘度随切变速率增加而降低。属于这一类流动的主要有高聚合物的溶液、乳浊液、淀粉、甲基纤维素等。 t =0时，e^(-E2t/n2) = 1 t =t*时，e^(-E2t/n2) = 1/e * 化学反应活化能一般在20-120kj/mol之间 一般20kJ/mol以内的反应以爆炸方式瞬间完成，20-40的可能需要稍微加热，40-80的需要催化剂 * 第二章 聚合物流变性质 流变学：研究物质流动与形变的科学 聚合物流变学 主要研究聚合物在应力作用下产生弹性、塑性、粘性形变的行为以及影响因素。 意义 聚合物材料的选择和使用 加工时工艺条件的确定 加工设备的设计 提高产品质量 2.1 聚合物熔体的流变行为 流动曲线（剪切应力—剪切速率关系曲线） 2.2 影响聚合物流变行为的主要因素 温度，压力，剪切速率，大分子结构，其他（小分子等） 大分子链的缠结 自由体积（未被大分子占领的空隙， 是链段进行扩散运动的场所） … 2.1 聚合物熔体的流变行为 应力（t, s, P）：材料受力后内部产生的与外力相平衡的作用力。 三种应力：剪切应力t、拉伸应力s、流体静压力P 应变：材料受力产生的形状和尺寸的变化。 应变速率：单位时间内的应变。 剪切流动：剪切应力作用下产生的流动。 拉伸流动：拉伸应力作用下产生的流动。 聚合物熔体的雷诺数通常小于1，一般为层流 Re = 管径 X 流速 X 密度 粘度 （Re 2100，层流； Re 2500，湍流） 剪切流动的层流模型 剪切应力 t = F/A (N/m2, Pa, 帕） 速度梯度 du/dr (s-1） 剪切应变 g = dx/dr （无量纲） 剪切速率 剪切速率= 速度梯度 (s-1） 牛顿流体 由 积分可得总应变： 牛顿粘度m (Pa · s) 粘度为液体抵抗外力引起流动形变的能力。 剪应力 剪切速率 斜率为m 牛顿流体的特征： 1，剪切应力与剪切速率成正比 2，粘度不随剪切速率变化 3，纯粘性流体，应力解除后应变保持 剪切应力与剪切速率成正比（牛顿流动定律）。 非牛顿流体 剪切应力与剪切速率不成正比，液体的粘度也不是一个常数。 不同类型流体的流动曲线 （剪应力—剪切速率曲线） 剪应力t 剪切速率 g · 牛顿流体 假塑性流体 宾汉流体 膨胀性流体 ty 表观粘度ha 剪切速率 膨胀性流体 牛顿流体 假塑性流体 宾汉流体: 剪切应力与剪切速率呈线性关系，但只有当剪应力大于屈服剪应力ty时才开始流动。流体在静止时存在凝胶结构。聚合物浓溶液和凝