第八章 高聚物黏流特性.ppt

第八章高聚物的黏流特性 学习目的要求 掌握高聚物的黏流特性、影响因素 及实际应用 §8-1　高聚物的流变性 　　目的：掌握高聚物的黏流特性，合理控制成型加工过程。 　　●定义 　　高聚物的流变性（rheological property）是指高聚物有流动和形变的性能。 一、材料形变的类型 §8-1　高聚物的流变性 第1、2、3类属于弹性形变（包括普弹和高弹）体； 　　第4、5、6、7类属于同时具有黏性和弹性的黏弹体，其中第5、6类以塑性为主，第7 类以黏性为主，高聚物材料多属于此类； 　　第8、9类属于黏性液体。 　　黏性与塑性的差异　黏性与塑性同属于流体性质，其中有滞流点的为塑性体。 　　●流体的类型 §8-1　高聚物的流变性 　　●高聚物流体　　属于非理想的具有塑性、黏性的流体 　　当n＝1：为第6种类型，为理想塑性体或宾汉流体。对应的是高聚物良溶液中的浓溶 液，静止时存在凝胶结构，应力超过　后结构破坏。 　　当n＞1或n＜1：为第4、5种类型，属于黏性体或非理想塑性体。高聚物多属于此类固 体，　值越大，物体越硬，对同一黏弹体，力作用时间长，　越小。并且，当　大于破坏 应力时，材料为脆性固体；　小于破坏应力时，材料呈韧性破坏。 　　在恒定温度、应力下，表观黏度随时间的增加而减小的液体为震凝性液体，相反为摇 溶性液体，如聚电解质、油漆等。 二、高聚物黏性流动的机理 　　是通过链段落的逐步位移完成整个高分子的位移。 　　 §8-2　影响高聚物流变性的因素 §8-2　影响高聚物流变性的因素 一、高聚物分子链的结构对流变性的影响 　　刚性链，黏度大，流动性小；柔性链，容易流动。 二、相对分子质量及分布对高聚物流变性的影响 　　▲相对分子质量对高聚物流变性的影响 　　规律：相对分子质量越大，流动阻力越大，黏度越大，越难于流动。 　　▓实例　对苯乙烯等高聚物存在如下关系 lgη＝1.5～2.0 lgM＋A 　　　　　　 　　当相对分子质量高于某一临界值时 　　　　　　　　　　lgη＝3.4 lgM＋A 　　▲相对分子质量分布对高聚物流变性的影响 　　规律：分布宽比分布窄的容易流动 　　原因：相对分子质量小的部分直至了增塑剂的作用 §8-2　影响高聚物流变性的因素 三、温度对高聚物流变性的影响 　　▲温度与表观黏度的关系 　　▲常见高聚物的表观活化能 　　注意：当温度＞（Tg＋100℃）时，高聚物的表观活化性基本不变；当温度＜（Tg＋ 100℃）时，表观活化能随温度的升高而快速降低。 四、压力对高聚物流变性的影响 　　液体的表观黏度与切变速率的关系 　　右图中线1为牛顿液体； 　　　　　线2为膨胀性流体； 　　　　　线3为假塑性流体。 §8-2　影响高聚物流变性的因素 　　●常见高聚物的表观黏度与压力、温度的关系 §8-3　高聚物熔体流动中的弹性效应 　　高聚物熔体流动中的弹性效应表现为能够发生可回复性形变、法向应力效应、挤出物 膨大现象、不稳定流动等现象。 一、可回复性切变形变 　　即：高聚物熔体在流动时所发生的形变由两部分组成，一是可回复性形变，二是由黏 性流动产生的形变，其中前者所占的比例较大。　　 §8-3　高聚物熔体流动中的弹性效应 二、法向应力效应 三、挤出物膨大现象 　　 　 §8-3　高聚物熔体流动中的弹性效应 　　▓实例　熔融纺丝过程中的熔体喷出和形变情况 §8-3　高聚物熔体流动中的弹性效应 四、不稳定流动 　　不稳定流动的形成与现象 　　高聚物熔体在挤出时，如果切应力超过一定极限时，熔体将出现不稳定流动，其现象 是挤出物表面不光滑、不规范。 §8-4　高聚物熔融黏度的测定 * t t t t t t t t t D D D D D D 应变与时间的关系 应变与应力的关系 类型编号　　　　1　　　　　2　　　　　3　　　　　4　　　　　 5　　　　　6　　　　　7　　　　　8　　　　　9 特　　点 符合虎克定律的理想弹性体 不符合虎克定律的理想弹性体 能完全回复的非理想弹性体高弹体 具有塑性的非理想弹性体 非理想塑性体 理想塑性体或称宾汉流体 具有黏弹性的非牛顿流体 非牛顿黏性流体 牛顿 流体 注：上下同时是直线，则为后一类型 流体的类型 理想流体 非理想流体 ＞1 ＜1 n ＞1　非理想塑性体 ＝1　理想塑性体 ＜1　非理想塑性体 n 塑性体类型 影响高聚物流变性的因素 高聚物分子链的结构 高聚物相对分子质量 温度 压力 1.3×104 9.5×104 (5～6.8)×104 (3.8～4)×104 (2.7～2.9)×104 △U/(J/mol) 聚α-甲基苯乙烯 聚苯乙烯 聚异丁烯 聚丙烯 聚乙烯 高聚