聚合物熔体流动.ppt

*零剪切黏度:高分子溶液中的分子或熔融态的高分子宛如乱成一团柔软而纠缠的线球，虽然每一条分子链都在努力蠕动着，但是由于分子链与链之间的纠缠点却有效的维系着彼此结构的稳定。此所以初期很小的剪力(shearforce)并无法超越结构强度，结构依然保持着，是以黏度居高不下，类似牛顿流体(黏度恒定不随剪率而变化)，所以称为“零剪切黏度(zero-shearviscosity)”通俗地说，零剪切粘度就是剪切速率为零时的粘度，一般用η0表示，实验上无法直接测得，需要外推或用很低剪切速率的粘度近似。***控制温度是调节聚合物熔体流动的重要手段。随着温度的升高，高聚物分子间的相互作用力减弱，黏度下降。但各种聚合物熔体对温度的敏感性不同,而且同一聚合物在不同的温度范围内,温度对黏度的影响也不一样。活化能是高分子链流动时用于克服分子间作用力，以便更换位置所需的能量，也是每摩尔运动单元流动时所需要的能量。活化能能越大，黏度对温度越敏感。温度升高时，黏度下降越明显。**1-PS聚苯乙烯2-PC聚碳酸酯3-PMMA聚甲基丙烯酸甲酯(俗称“有机玻璃”,常见产品为：亚克力，亚加力，压克力(都是英文acrylic的)4-PP聚丙烯5-CA乙酸纤维素6-PE聚乙烯7-POM聚甲醛8-PA聚酰胺9-PETD-3,4乙烯基二氧噻吩(导电聚合物)**CA乙酸纤维素**从黏度对剪切速率的依赖性考虑,橡胶对剪切速率的敏感性要比塑料大.不同聚合物的敏感性有明显的区别.关于聚合物熔体流动第1页，共25页，星期日，2025年，2月5日一、牛顿流体及流变方程低分子在圆管内的流动Re2100，层Re2500，湍流∵聚合物加工时Re≈1∴是层流以下是层流模型相邻液体相对滑移F:外部作用于整个液体的恒定剪切力;A:为向两端无限延伸的液层的面积。液层上的剪应力图3-1管中层流模型∴速度梯度等于剪切速率应变:表现为恒定的速度摩擦:速度差drvv+dv(4.1-2)N/mm2(4.1-1)2第2页，共25页，星期日，2025年，2月5日牛顿流体剪应力与剪切速率的关系(4.1-3)液层单位表面上施加的剪应力与液层间的剪切速度梯度(剪切速率)成正比,是流体的牛顿定律。η为比例常数称为牛顿粘度是液体的固有属性η与液体结构及所处的温度条件有关，其单位是Pa.s牛顿流体流动时应力—应变关系的特点如图3—2所示。在应力作用的时间t1-t2内，应力引起的总应变：(4.1-4)3第3页，共25页，星期日，2025年，2月5日图3-2牛顿流体应力-应变的关系

及剪切速率-粘度的关系（a）时间-应力（b）时间-应变（c）剪切速率-剪切应力（d）剪切速率-牛顿粘度4第4页，共25页，星期日，2025年，2月5日结论1.牛顿流体的黏度不随剪切速率变化(d)图2.牛顿流体中的应变具有不可逆性质，应力解除后应变以永久形变保留下来,这是纯粘性流体的特点。5第5页，共25页，星期日，2025年，2月5日二、非牛顿流体及其流变行为所以，聚合物液体的流变行为不服从牛顿流动规律。这类液体流动时剪切力和剪切速率不再成比例关系：通常把流动行为不服从牛顿流动定律的流动称为非牛顿型流动，具有这种流动行为的液体称为非牛顿液体。聚合物加工时大都处于中等剪切速率范围内。此时，大多数聚合物都表现为非牛顿液体。由于大分子的长链结构和缠结聚合物熔体的流动行为远比低分子液体复杂。在宽广的内，=10～104s-1加工范围）η≠常数6第6页，共25页，星期日，2025年，2月5日图3-3典型非牛顿流体τ与的关系（a）剪应力-剪切速率不同类型流体的流动曲线（b）粘度-剪切速率不同类型流体xueshu7第7页，共25页，星期日，2025年，2月5日表4-1非牛顿流体三种类型流体分类ⅠⅡⅢ粘性液体粘弹性液体时间依赖性液体流动行为时间表达式应变特征不可逆形变(粘性流动)不可逆形变(粘性流动)与可逆形变的迭加与粘弹性液体相同,还与应力作用时间有关非牛顿流体的特征(1)剪应力与剪切速率不成正比,粘度取决于剪切作用(2)非牛顿性是粘性和弹性行为的综合，流动过程中包含着不可逆形变和可逆形变两种成分。8第8页，共25页，星期日，20