第二章_第节高分子物的流变性.pptVIP

第五节 高分子物的流变性 * 当高聚物熔体和溶液（简称流体）在受外力作用时，既表现粘性流动，又表现出弹性形变，因此称为高聚物流体的流变性或流变行为 流变学是研究物质流动和变形的一门科学，涉及自然界各种流动和变形过程。 高聚物流变学 ( rheology of polymers ) 研究的主要对象包括高聚物固体和流体，本节主要以后者为对象，着得讨论聚合物熔体的流动行为，介绍聚合物流变学的基本观点和结论。 ----聚合物流变学基础 * 一、聚合物的流动态 线形聚合物在某一温度范围内，尚未发生化学分解，而链运动已足够强烈以致能实现分子间明显的相对位移，聚合物熔融达到能流动的状态。 1）黏流温度分解温度Linear Polymer: PAN 2）交联度很大（体型）或分子链刚性过强的 PF 、聚乙炔、联苯 §5-1 粘性流动的基本概念 * 二、流 动 机 理 低分子物质：分子通过分子间的孔穴相继向某一 方向移动（外力作用方向），形成液体宏观流动现象 高分子的流动： （不是简单的整条分子链的跃迁） 是通过链段的相继跃迁来实现，即通过链段的逐步位移完成整条大分子链的位移 形象地说,这种流动类似于蚯蚓的蠕动 这模型并不需在高聚物熔体中产生整个分子链那样大小的孔穴,而只要如链段大小的孔穴就可以了。这里的链段也称流动单元,尺寸大小约含几十个主链原子 * 高分子的流动不是简单的整个分子的迁移,而是各个链段分段运动的总结果,在外力作用下,高分子链不可避免的要顺外力的方向有所伸展,即高聚物进行粘性流动的同时伴随着一定量的高弹形变,外力消失后高分子链又要蜷曲,形变要恢复一部分. 高弹形变:由链段运动产生的 不可逆形变: 整条大分子链质心移动产生的。除去外力不能回复。 三、聚合物粘性流动时的形变 Conclusion：聚合物的流动伴有高弹形变 （Why） * 3. 高分子流动时伴有高弹形变. 4.只有当温度高于粘流温度,而低于分解温度. 5.黏性流动可以用剪切粘度,拉伸粘度,熔融指数来表征. 粘性流动的特点: 1、高分子链的流动是通过链段的位移运动来完成的. 2.高分子的流动不符合牛顿流体的流动规律,是一种假塑性流体 * §5-2. 流体的类型-聚合物的流变性 一.牛顿流体: 低分子流体在流动时流速越大,流动阻力越大, 切应力与切变速率成正比. * dy x y dx ? ?+d? F F 粘度?是流体内部反抗这种流动的内摩擦阻力,与分子间的缠绕程度和分子间的相互作用有关.单位: N·m/S2, Pa·s 图1 * 剪切速率 ——单位时间内发生的剪切形变称剪切速率，单位为s-1。 牛顿流动定律——大多数小分子液体流动时，剪切应力与剪切速率成正比，遵循牛顿流动定律。 （9-1） 剪切应力 ——单位层面上的剪切力称剪切应力，单位为Pa； （9-2） 剪切粘度——比例系数 为常数剪切粘度，又称牛顿粘度，单位为 Pa·s 或泊。1 Pa·s =10泊 * 二.非牛顿流体: 不符合牛顿流动定律,称为非牛顿流体.通常可以用流动曲线来作判定. 切变速率 ? D N S iB PB ? 切变速率 各类流体的流动曲线 ?y 图2 各类流体的粘度与切变速率的关系 图3 N-牛顿流体;D-切力增稠流体（胀流体）；S-切力变稀流体（假塑性流体）；iB-理想的宾汉流体; PB-假塑性宾汉体 * 1.宾汉流体(塑性体): 剪切应力小于一定值?y,流体不动, 当?? ?y时,才产生牛顿流动. 例如:牙膏,涂料和泥浆. 2.假塑性流体: 粘度随着剪切速率的增加而变小,切力变稀(流动性变好)—:例如大多数的聚合物熔体. D N S iB PB ? 切变速率 各类流体的流动曲线 ?y 图2 * 3.膨胀性流体: 随着剪切速率的增加, 粘度变大,切力变稠. 例如: 分散体系,聚合物悬浮体系,胶乳等. 流凝体: 维持恒定的切变速率,粘度随着时间的增加而增大的流体.饱和聚酯等 触变体: 维持恒定的切变速率,粘度随着时间的增加而减小的流体.油漆等 D N S iB PB ? 切变速率 各类流体的流动曲线 ?y 图2 * 真正的聚合物流体的流动遵从的规律:遵循幂律定律 * 第五节 高分子物的流变性 *