塑料成型加工技术 教学课件 ppt 作者 江水青 李海玲 主编1-5.ppt

1.5 高聚物的流变性质 1.5.1 高聚物流动性的表征方法 高聚物的流动性，是指在一定的温度和压力下，高聚物流动的难易程度。 大部分聚合物是利用其粘流态下的流动行为进行加工成型，因此必须在聚合物的流动温度以上进行加工，但是究竟选择高于流动温度以上多少才能进行加工，影响因素如下 ①由以上粘流聚合物的流动行为决定。如果流动性能好，则加工可选择略高于的温度即可，所施加的压力也可小一些，相反如果聚合物流动性能差，就需要温度适当提高一些，施加的压力也要大一些，以便改善聚合物的流动性能。 ②不同的加工方法要求的流动性的程度也不同，一般讲注射要流动性好些，才能注满模腔各个位置；挤出可以流动性稍差些；吹型流动性可介于上二者之间。 在生产中衡量高豪物流动性好坏的指标主要有熔融指数及表观粘度和粘流温度等。 1.熔融指数　 不同制品的加工条件，对高聚物的熔融指数有不同的要求。表1-8列出了高密度（0.94～0.96）聚乙烯的应用范围。 2.表现粘度 是根据高聚物（或浓溶液）直观的流动情况所测得的粘度值，它并不反映高聚物的真实粘度。 粘流态与成型的状态密切相关，因此成型温度与粘流温度有关，而粘流温度又依赖于分子量，那么成型温度必然受分子量的影响。从成型角度来看，成型温度愈高，愈不利，因此在不影响制品基本性能的要求下，适当降低分子量是很必要的。 3.粘流温度　 是表征黏流特性的另一物理量。高聚物的粘流温度 受诸多因素的影响，并影响着加工成型。高聚物的粘流温度 是加工成型的下限温度，高聚物的分解温度是加工成型的上限温度；成型加工温度必须在 ～ 之间， 、 相距越远，越有利于成型。 1.5.2 高聚物熔体的流变行为 塑料在成型过程中由于外力作用产生变形，塑料受外力作用后内部产生与外力相平衡的力称为应力，单位为帕斯卡，简称帕（Pa）。通常产生的应力有三种：剪切应力、拉伸应力和压缩应力。在塑料成型中最重要的是剪切应力，其次是拉伸应力。压缩应力不太重要，一般都忽略不计。剪切流动如图1-14。 塑料受力作用后产生的变形及尺寸改变（即几何形状的改变）称为应变，用γ表示，单位时间内的应变称为应变速率（或速度梯度），用ν表示。 根据高聚物熔体在流动过程中粘度与应力或应变速率之间的关系，可以将高聚物的流动行为分为牛顿流体和非牛顿流体两大类。 （1）牛顿流体及其流变行为 流体在圆管中流动时产生的流动形式有层流和湍流两种。 层流和湍流常以雷诺准数（Re）值来区分。Re值小于2100为层流，Re值大于2500时液体就从层流逐渐转变为湍流流动，由层流到湍流的过渡区Re值可达2000到4000或更多，高聚物熔体在成型过程中的流动基本属于层流流动，其中Re值常小于10。 牛顿（Newton）在研究低分子液体的流动行为时，发现剪切应力和剪切速率之间存在如下关系：牛顿流体N：剪切应力σs与剪切速率成正比 粘度η不随剪切应力和剪切速率的大小而变化，始终保持常数的流体，统称为牛顿流体。低分子液体和高分子的稀溶液就为牛顿流体。 以剪切应力对剪切速率作图，可得到一条通过坐标原点的直线，凡服从牛顿流动定律的液体称为牛顿液体。图1-15为几种流体的黏度与剪切速率的关系。 牛顿流体的粘度值为一常数，常用?表示。?为液体自身所固有的性质，?的大小表征液体抵抗外力所引起的流动和变形的能力。 不同的液体?值不同，它与液体分子结构及温度有关。 （2） 非牛顿流体及其流变行为。 实际上，由于大分子的长链结构和缠结，高聚物熔体的流动行为远比低分子液体复杂。高聚物熔体除聚碳酸酯、聚砜等少数几种与牛顿流体相似外，绝大多数高聚物熔体的流变行为都不服从牛顿流动定律。通常把流变行为不服从牛顿流动定律的流体称为非牛顿流体。非牛顿流体：凡是不符合牛顿流体公式的流体，统称为非牛顿流体， 非牛顿流体：凡是不符合牛顿流体公式的流体，统称为非牛顿流体， 非牛顿流体 式中为剪切速率；称为非牛顿性指数（1称为假塑性）；为表观黏度，表观黏度比高聚物真正的黏度（零剪切黏度）小。其中有假塑性流体P、胀流型流体d和宾汉（Bingham）流体B。 假塑性流体的流动曲线如图1-16 n—非牛顿性指数，表征偏离牛顿流体的程度的指数，K—常数 a、n =1，粘度不随剪切速率变化，为牛顿流体N ； b、n＜1，粘度随剪切速率增加而减小，假塑性流体P，高聚物熔体和浓溶液属于此类； c、n＞1，粘度随剪切速率增加而增加，胀流型流体d，高聚物-填料体系属于此类； d、宾汉（Bingham）流体B：剪切应力超过屈服应力σy后才能像牛顿流体一样流动； 完整的流动曲线（包括熔体和溶液）见图1-17，该曲线分五个区