高聚物的黏流特性.ppt

关于高聚物的黏流特性 第一页，共二十六页，2022年，8月28日 学习目标 掌握高聚物的黏流特性、影响因素与实际应用 第二页，共二十六页，2022年，8月28日 第一节 高聚物的流变性 一、高聚物的流变类型 流变性：是指高聚物有流动和变形的性能。 流变学：研究材料流动和变形规律的一门科学。 1. 牛顿流体及牛顿流动定律 描述液体层流行为最简单的定律是牛顿流动定律： ?=?·? ?—剪切应力，单位：N/㎡ ?—剪切速率，单位：s-1 ?—剪切粘度，单位：N·s/㎡，即Pa·s 粘度?：即由于液体分子之间受到运动的影响而产生的内摩擦力。 第三页，共二十六页，2022年，8月28日 凡流动行为符合牛顿流动定律的流体，称为牛顿流体； 牛顿流体的粘度仅与流体分子的结构和温度有关，与切应力和切变速率无关； 高聚物中仅有PC、偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物等近似牛顿流体。 第四页，共二十六页，2022年，8月28日 2.非牛顿流动 凡不符合牛顿流动定律的流体，均为非牛顿流体 ?a：表观粘度 （1）宾汉流体 其流动方程为： ?-?y=?·? 凝胶性增塑糊属此类 （2）假塑性流体 ?↑(?↑)：?a↓，即切力变稀体 大部分的高聚物熔体和浓溶液属此类 原因： A.由于剪切力作用使分子缠结解开所造成 B.由于大分子的长链结构，流动取向 第五页，共二十六页，2022年，8月28日 （3）胀流体（胀塑性流体）： ?↑(?↑)：?a↑，即切力增稠体 PVC增塑糊，含填料的PA-6熔体属此类 第六页，共二十六页，2022年，8月28日 假塑性流体、膨胀性流体、牛顿流体的通式： ?s = K·?n 其中，K为常数，n为非牛指数： n 1：假塑性流体 n = 1：牛顿流体 n 1：膨胀性流体 （4）其他流体 表观黏度具有时间依赖性：触变性流体 摇凝性流体 第七页，共二十六页，2022年，8月28日 3.高聚物熔体的普适流变曲线 第一牛顿区：流动单元为缠结在一起的分子团，熔体流动阻力大且不变（粘度大且不变）； 非牛顿区：随?↑，缠结的分子团不断解开，流动单元减小，?a↓； 第二牛顿区：缠结完全解开且取向，流动单元为单个分子，粘度为最小且不变。 第八页，共二十六页，2022年，8月28日 4. 高聚物熔体的流动特性 （1）高聚物流动时的运动单元为链段 链段越短，越易流动； 柔性分子链段短，流动性好。 （2）粘度(η)很大，且随分子量↑而显著↑ η： 室温水：10-3 (Pa?S) 高聚物： 103 ~104 (Pa?S) （3）流动中，伴有高弹形变发生 （4）大多数高聚物熔体不符合牛顿流动定律 第九页，共二十六页，2022年，8月28日 5. 高聚物流动性的表示 流动曲线，表观黏度，微分黏度 熔体流动速率（MFR）： 一定温度及一定负荷下，在固定直径.固定长度的毛细管中l0min内挤出的高聚物熔体的重量克数，也称熔体指数(MI) 对于同一种高聚物，MFR值越大，说明流动性越好，分子量越小 第十页，共二十六页，2022年，8月28日 不同加工方法，对材料MFR的要求不同： MFR/(g/10min) 加工应用范围 0.3~1.0 挤出电缆绝缘层 0.2 挤出管材 0.2~20 吹塑制瓶 2.5~9.0 吹塑薄膜及制板 0.2~8.0 注射成型 4~7 涂层 不同MFR的HDPE的加工应用范围 第十一页，共二十六页，2022年，8月28日 第二节 高聚物熔体的黏度 一、高聚物熔体年度的测定方法简介 1. 落球法 2. 毛细管粘度计 3. 旋转粘度计 第十二页，共二十六页，2022年，8月28日 二、影响高聚物熔体黏度的因素 成型加工必须考虑物料流动性； 流动：以链段运动为基础，高分子链上各个链段运动沿外力方向传递、扩散而使大分子重心产生相对移动； 故：影响链段活动能力、链段数目的因素都会影响粘度。 第十三页，共二十六页，2022年，8月28日 1. 高聚物结构对流动性的影响： （1）柔性 其它条件相同时：柔性好，链段运动能力强，粘度小，流动性好 故：影响柔性的因素(主链结构，取代基的大小数量，极性等)，都影响高聚物的流动性 例：PP，PVC， PC 第十四页，共二十六页，2022年，8月28日 （2）分子量 M↑：分子间作用力↑，粘度↑(制品强度高，但成型加工困难) 例：LDPE： 数均分子量 1.9X104 5.3X104 粘度 4.5X10