powerpoint演示文稿-聚合物熔体.ppt

五、弹性 聚合物熔体: 不仅具有非牛顿性，而且还具有固体般的弹性。 聚合物分散体: 也具有弹性，但表观粘度较小成型过中不很重要，表观形式近似熔体。 当熔体受有应力时，一部分能量消耗于粘性形变在应力解除后不能恢复，一部分变形的能量则将会被熔体储存，一旦外界应力移去，就得到恢复，例如： 实践证明： 弹性形变的回复不是不是瞬间完成的，因为聚合物熔体弹性形变的实质是大分子长链的弯曲和延伸，应力解除后，这种弯曲和延伸部分的回复需要克服内在的粘性阻滞。因此，在后的直径聚合物加工过程中的弹性形变及其随后的回复，对制品的外观、尺寸，对产量和质量都有重要影响。 聚合物熔体随着所受应力不同而表现的弹性也有剪切和拉伸等的区别。 1．剪切弹性 物料所受剪切应力τ，对其发生的剪切弹性变形γR，（亦称可以回复的剪切变形）的比称为剪切弹性模量G G＝τ/γR （2－13） 绝大多数聚合物熔体的剪切模量在定温下都是随应力的增大而上升的。在应力低于106Pa 时剪切弹性模量约为103～106Pa。当应力继续增大时，熔体模量有上升的趋势，即高聚物 熔体往往出现应变硬化的情况。 几种热塑性塑料的剪切弹性模量和剪切应力的关系见图2－9。 影响剪切弹性模量的因素 ①温度、压力和相对分子质量对聚合物熔体的剪切弹性模量的影响都很有限。 ②影响比较显著的是相对分子质量分布，相对分子质量分布宽的具有较小的模量和大而缓的弹性回复，相对分子质量分布窄的则相反。 有关聚合物的粘性和弹性： 聚合物熔体在受有应力时，粘性和弹性两种变形都有发生。两种之中以哪一种占优势，这在成型过程中应当加以考虑。 作为一种粗略的估计： 粘性变形 ： 　　　凡是变形经历的时间大于“松弛时间”（定义为聚合熔体受到应力作用表观粘度对弹性模量的比值，即ηa／G）的体系则粘性变形将占优势。 机理： 聚会物熔体在受到应力作用的过程中，一方面有分子被拉直, 既分子线团被解缠。另一方面又有已被拉直的分子在发生卷曲和缠结，它是一个动态过程。 如果在时间上允许分子重新卷曲和缠结进展得多一些，则最后变形中弹性变形部分势必退居次要地位。因为粘性变形部分没有回复的可能，而弹性变形部分则可以回复。 例1：在注射温度为230℃和注射时间为2S的条件下注射聚甲基丙烯酸甲酯。如果按表2－1所列数据，最大剪切速率为105S－1，则其相应的剪切应力即可从图2－5中查得为0.9MPa，表观粘度为9Pa·s。又从图2－9中查得其相应的剪切模量为0．21MPa，由此计算出松弛时间为43 ?10-5 s，同注射时间相比较则实微不足道，因此，在注射过程中的弹性变形是很小的。 例2：如果用相同材料在相同温度下挤出棒材，则最大剪切速率为103s－1，剪切应力为3 × 105Pa，相应的松弛时间为25 × 10－3 s。如果熔融塑料通过口模的时间为20s，则最后的弹性变形部分仍然较小，但已比注射成型要大得多。 成型过程中，决定熔体由拉伸应力引起的变形, 属于粘性还是弹性占优势的依据仍然是松弛时间。 例如，挂在口模上的乙丙共聚物吹塑型坯，其温度为230℃，吹胀前经历的时间为5S，垂伸的弹性变形速率约为0．03 S－1。在这种情况下熔体的拉伸粘度约为3．6 × 104 Pa·S，拉伸弹性模量约为4．6 × 103 Pa，　　通过计算知道：松弛时间为8s。 　　因此型坯下垂的性质当以弹性为主。如果不加冷却限制，则会收缩。 注意： ①聚合物熔体在锥形流道中流动时是受有拉应力的，故体系必然同时存在着拉伸变形和剪切变形，而且其效果将是迭加性质的。 ②拉伸弹性变形和剪切弹性变形一样，是一个动态过程。 ③熔体在截面不变的通道内流动时不存在拉伸变形，此时出模膨胀与拉伸弹性形变无关。 ④仍可以用松弛时间来区别熔体中弹性是剪切弹性还是拉伸弹性。具体的方法是根据熔体在成型中所经历的过程分别求剪切和拉伸的松弛时间，在弹性变形中占优势的将是松弛时间数值较大的一种。根据大量实验结果证明： 　　如果两种应力都不超过103 Pa，则两种松弛时间近似相等，应力较大时，拉伸松弛时间总是大于剪切松弛时间，其程度与聚合物的性质有关。 2.2.6、流体在简单截面管道中的流动 导管（流道） 成型过程中，经常需要让塑料通过管道（包括模具中的流道），以便对它加热、冷却、加压和成型。通过管道时塑料的状态可以是流体或固体，但前者居多。 解决问题： ①塑料流体在流道内流动时的流率与压力降的关系； ②沿着流道截面上的流速分布 ； 目的： ①设计模具和设备 ②了解已有设备的工作性能 ③制定工艺规程 目前能够计算的流道截面： ①圆形和狭缝形（即长方形，但其宽与高的