聚合物成型加工第6章.pptVIP

§6-1 流变学、流体 一、流变学定义 流变学是研究材料流动与变形的科学 二、牛顿型流体流动定律和流体的黏度 　１、理想弹性体的虎克定律 　 　式中，σ－应力；ε－应变；Ｅ－材料抗拉　　弹性模数． 　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 　　或： 　　式中：τ－剪切力；γ－应变； 　　　　　Ｇ－剪切弹性模数． 即： 　　　　　 　　　　　　 　式中：μ－流体的黏度（牛顿黏度）； 　　　　dV/dy －速度梯度. 由式(6-4)得： 　　　　　 属于牛顿型流体有： 低分子化合物的流体或溶液，如水、空气、甘油； 聚合物熔体只有PC、偏二氯乙烯—氯乙烯等少数聚合物 二、非牛顿流体及其流动时一些异常现象 (一)非牛顿流体的定义 凡受力时不服从牛顿型流动方程的流体统称为非牛 顿型流体．非牛顿流体：绝大部分高分子溶液（极稀薄 的溶液）和聚合物熔体、石油工业中的钻井泥浆、压裂 液；油漆，纸浆，食品工业中的糊状物、浓悬涂液、乳 浊液、巧克力、人造奶油；环境工程中的污泥、泥浆， 发酵液、油煤浆、水煤浆、搪瓷釉浆、印刷油墨、 圆珠笔油墨、润滑油、润滑脂、牙膏、化妆品、洗 涤剂、生物流体如血液、关节液；奶油、生面团、 鸡蛋清等。 2、爬杆现象 如图6.3 3、挤出胀大现象 如图6.4 4、无管虹吸现象 如图6.5 5、电流变现象 如图6.6 §6-2非牛顿流体的流动特性 非牛顿流体在恒温时，黏度不是常数，而是随剪切速 度或剪切应力而变化的变数，其黏度已失去“材料常数 的意义”。 一、塑性体（宾哈姆流体） 受外力时，在屈服点以前不发生流动，只产生弹性变 形，超过屈服点后为牛顿型流动（如图6.7）。宾哈姆 流体有：泥浆、污水、脂膏等。 二、涨塑性流体 流动曲线是非直线的, 一般为固体含量高的悬浮液,如PVC糊塑料、塑溶 胶、沥青、淀粉、涂料、印刷墨等。 三、假塑性流体 流动曲线是非直线的， 如大多数高分子溶液和 聚合物熔体。假塑性流体流曲线图，如图6.8 　 四、非牛顿流体的流动方程及有效黏度 　 非牛顿型流体的流动曲线示意图，如图6.9所示． 有效黏度：曲线　　上Ａ点： 　 曲线　　上Ｂ点： 通式： 　　 　 五、指数方程式及其应用 　　 　或写成： 　 式中：　　　　　　　　　　 n——流变常数，牛顿型流体 n=1，非牛顿型流体等 于４以上，一般热塑性塑料n=1.5~3 将方程(6-12)两边取对数得： 　　 §6-3　影响粘性剪切流动的因素 一、温度对黏度的影响 1.T↑ V体积↑ 2. 不同聚合物其粘度对温度的敏感程度不一样 　　　 3 、阿雷尼斯厄方程(Arrhenius) 3、几种塑料在不同压力下的黏度比值，表6.1 三、剪切速率和剪切应力对黏度的影响 四、分子参数和结构对黏度的影响 1、分子量对聚合物熔体黏度影响很大，在临界分子量以下，零剪切黏度 与平均分子量 成线性关系，在临界分子量以上， 与 成正比。 或： 式中： K——为聚合物性质和温度的实验常数 a——与聚合物有关的指数，当 五、添加剂对黏度的影响 1、一般情况，固体物质添加剂会增大体系的黏度 2、加入有限的溶剂或增塑剂等液体添加剂时，体系 黏度降低，流动性增加。 六、各种因素对聚合 物体系粘度的影 响关系 6-4 法向应力和挤出物胀大 法向应力是非牛顿流体的另一种流变现象，是聚合物材料弹性的主要表现。 1、法向应力效应 第一法向应力差 有使剪切平板分离的倾 向。 第二和第三法向应力差 使平板边缘处的 聚合物产生突起。 法向应力差与切变速率的平方成正比。 第一法向应力差： 第二法向应力差： 2、毛细管流变仪中法向应力差计算公式 式中， ——毛细管出口处的压力降。 ——毛细管壁面剪切应力 二、挤出物胀大 指粘弹液体在压力下从模口挤出后，液体直径增大 的现象，又称离模膨胀。 1、胀大比B表示