聚合反应工程件.ppt

关于聚合反应工程件第1页，共36页，星期日，2025年，2月5日流变学：研究物质的变形和流动的科学。水易流动牙膏能保持不同形状蜂蜜难搅动和倾注蛋白质呈现一定的弹性第2页，共36页，星期日，2025年，2月5日流体理想流体：实际流体流动时无阻力，又称非粘性流体牛顿流体非牛顿流体非依时性流体依时性流体（粘性流体）第3页，共36页，星期日，2025年，2月5日1、牛顿粘性定律和流动曲线牛顿粘性定律示意图实际流体在受力作用下运动情况如右图所示：区相距为dy的两薄层流体，下层静止，上层加一剪切力F，使其产生一速度u，由于摩擦力的作用，是下面各层的流速依次下降，相邻两层间形成一速度梯度du/dy第4页，共36页，星期日，2025年，2月5日根据牛顿黏性定律：施与运动面上τ的剪切力与速度梯度du/dy成正比，即：式中du/dy为剪切速率，常用?表示；式中μ为比例常数，称为粘度系数，简称黏度，国际制单位为[Ns/m2]或[Pa·s]剪切速率第5页，共36页，星期日，2025年，2月5日牛顿流体的流动曲线以剪切应力τ对剪切速率?作图（如下图），所得的曲线称为剪切流动曲线，简称流动曲线牛顿流体：流动曲线为通过原点的直线，其斜率为μ=τ/?。如：水，醇，油脂等非牛顿流体：凡流动曲线不是直线或虽为直线但不通过原点的流体，其黏度随剪切速率而变化。如：高聚物的浓溶液、熔融体、悬浮液等第6页，共36页，星期日，2025年，2月5日2、非牛顿流体的分类在恒定温度下，其黏度仅随着剪切速率或剪切应力而变化，与剪切力作用时间长短无关，这种性质称为非依时性非依时性流体依时性流体假塑性流体胀塑性流体宾汉流体屈服-假塑性流体屈服-胀塑性流体触变性流体震凝性流体粘弹性流体第7页，共36页，星期日，2025年，2月5日ED宾汉流体FBA牛顿流体Cτy剪切速率E各种不同流体的流动曲线n1假塑性流体；n=1牛顿流体；n1胀塑性流体。n1屈服-假塑性流体；n=1宾汉流体；n1屈服-胀塑性流体。屈服应力n为流动指数，其大小表示流体偏离牛顿流体流动的程度。当n=1时，为牛顿流体；当n?1时为胀塑性流体；当n?1时，为假属性流体。K稠度系数，表示牛顿流体的稠度或黏性大小。第8页，共36页，星期日，2025年，2月5日第二节非牛顿流体的流变特性粘度是温度的函数，与剪切应力或剪切速度无关。流动曲线为通过原点的直线非牛顿流体：粘度不仅与温度有关，还与剪切应力或剪切速度有关，有的还与时间有关。流体理想流体：实际流体牛顿流体:非牛顿流体:（粘性流体）流动时无阻力，又称非粘性流体第9页，共36页，星期日，2025年，2月5日一、非牛顿流体的表观粘度表观粘度：对于假塑性流体、胀塑性流体：3胀塑性流体1牛顿流体2假塑性流体非牛顿流体的流动特性可用流动曲线来表示，并定义剪切应力与剪切速率的比值为表观黏度，即：第10页，共36页，星期日，2025年，2月5日对于宾汉流体，n=1:宾汉塑性粘度宾汉流体的表观粘度：第11页，共36页，星期日，2025年，2月5日二、高聚物溶液(假塑性流体)的流变特性许多高聚物溶液、熔融体都属于假塑性流体，流体的假塑性常常只表现在某一剪切力范围内，而在很高或很低的剪切速率下，流体表现出牛顿流体的行为。第12页，共36页，星期日，2025年，2月5日高聚物溶液的流变曲线第一牛顿区：第二牛顿区：假塑性区：相应的粘度称为零剪切粘度相应的粘度称极限剪切粘度黏度随剪切速率的增加而降低，相应的粘度以表观粘度第13页，共36页，星期日，2025年，2月5日1.平均分子量与分子量分布对粘度的影响小于临界分子量时，则β=1～2；而大于临界分子量时，则β≈3.4。临界分子量高聚物浓溶液（或高聚物熔体）的零剪切粘度与重均分子量的关系为：第14页，共36页，星期日，2025年，2月5日临界剪切速率平均分子量还影响流变特性，如，对（临界）剪切速率的影响（1）平均分子量低于临界分子量时，溶液为牛顿型（2）大于临界分子量时，非牛顿型，且为假塑性流体（3）平均分子量大，粘度大，较早的转化为非牛顿流体，即临界剪切速率较低第15页，共36页，星期日，2025年，2月5日分子量的分布对流变特性的影响分子量接近，分子量的分布较宽的流体比分子量窄的流体较早的出现非牛顿型的转变，分布越宽，偏离牛顿流动越远第16页，共36页，星期日，2025年，2月5日2.