《高分子材料基本加工工艺第二章第三节》-课件设计（公开).pptVIP

第三节 高分子熔体的黏性流动与弹性 热塑性塑料加工过程 1.加热塑化 2.流动成型 3.冷却固化 2.大多数高分子流体流动呈现非牛顿性 一般剪切速率增大时，黏度变小或增大 3.高分子流体流动时伴有高弹形变 高弹性形变是可逆的，要恢复一部分 四、影响高分子熔体弹性的因素 1.剪切速率 2.温度 3.相对分子质量及其分布 4.管道的几何形状 * * * * 黏流态主要特征 从宏观看是在外力场作用下，熔体产生 不可逆永久变形（塑性形变和流动） 从微观看，处于黏流态的大分子链产 生了重心相对位移的整链运动 流动机理 流动单元：黏流态下大分子运动的基本 结构单元不是分子整链，而是链段 所谓大分子的整链运动，是通过链段 相继跃迁，分段位移实现的 （1）交联和体型高分子材料不具有黏流态，如硫化橡胶及酚醛树脂，环氧树脂，聚酯等热固性树脂。 几点说明 （2）某些刚性分子链和分子链间有强相互作用的聚合物，如纤维素酯类，聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇等，其分解温度低于流动温度，因而也不存在黏流态。 （3）在黏流态下，材料的形变除有不可逆的流动成份外，还有部分可逆的弹性形变成份，因此这种流动称为流变性。 1.由链段的位移运动完成流动 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 一、高分子黏性流动的特点 高弹形变的回复过程也是一个松弛过程 这个特点在加工时必须考虑. 链的柔顺性: 好,则回复快 温度: 越高,则回复越快 薄部分: 散热快,冷却快,链段运动很快冻结,高弹形变恢复的少. 厚部分:散热慢,冷却慢,链段有充分的时间进行调整,高弹形变恢复的多. ①挤出成型时: 型材的截面实际尺寸要比 模口来的大. 原因：膨胀现象是由高弹形变引起 ②要考虑产品的厚薄部分会对性能有什么影响 所以， 制件厚薄两部分的内在结构很不一致，在它们的交界处存在着很大的内应力，易引起制品的变形或开裂 对制品进行热处理，消除弹性形变 二、高分子熔体黏度的影响因素 影 响 因 素 实验条件和生产工艺条件的影响 （温度；压力；剪切速度或剪切应力等） 大分子结构参数的影响 （分子量；长链支化度等） 物料结构及成分的影响 （配方成分，如添料、软化剂等） （一）实验条件和生产工艺条件的影响 1、温度和压力的影响 PMMA的黏度与温度和压力的关系 （1）温度是分子无规则热运动激烈程度的反映，温度升高，分子热运动加剧，分子间距增大，材料内部“空穴”（自由体积）增多，使链段易于活动，内摩擦减少，粘度下降。 式中 为剪切粘度； A为材料常数， R 为气体常数， 称黏流活化能，单位为J·mol-1。 （2）在温度远高于玻璃化温度和熔点时，高分子熔体黏度与温度的依赖关系： 温度 粘流活化能 定义：粘流活化能为流动过程中，流动单元（即链段）用于克服位垒，由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量。 粘流活化能是描述材料粘-温依赖性的物理量。既反映着材料流动的难易程度，更重要的是反映了材料粘度变化的温度敏感性。 一般说来，分子链刚性大，极性强，或含有较大侧基的材料，链段体积大，粘流活化能较高，如PVC、PC、纤维素等。 与此相反，柔性较好的线型高分子材料粘流活化能较低。 2、? 剪切速率和剪切应力的影响 主要表现为“剪切变稀”效应。该效应对高分子材料加工具有重要意义。由于实际加工过程都在一定剪切速率范围内进行，因此掌握材料黏-切依赖性的“全貌”对指导改进高分子材料加工工艺十分必要。 （二）分子结构参数的影响 1、分子量的影响 缠结是高分子材料链状分子的突出结构特征，对材料的力学性能和流动性有特别重要的影响。 2、分子量分布的影响 高分子材料的分子量分布及平均分子量 在高分子材料加工时，特别橡胶制品加工时，希望材料分子 量分布稍宽些为宜。而塑料不适宜。 3、长链支化结构的影响 几种支化高分子的形式 （三）配合剂的影响 对流动性影响较显著的配合剂有两大类 填充补强材料 软化增塑材料 碳酸钙，赤泥，陶土， 高岭土，碳黑、短纤维等 各种矿物油， 一些低聚物等 主要作用：使体系黏度 上升，弹性下降，硬度 和模量增大，流动性变 差 主要作用：减弱物料内大 分子链间的相互牵制，使 体系黏度下降，非牛顿性 减弱，流动性改善 三、高分子熔体的弹性效应 高分子熔体流动时，表现出形形色色的奇异弹性行为。 主要有挤出过程中的挤出胀大现象，不稳