聚合物流变学5.pptVIP

5非线性粘性〔非牛顿流体〕;膨胀性;假塑性流体;静止时;宾汉〔Bingham〕塑性体;膨胀性流体;爬竿现象——韦森伯效应〔Weissenbergeffect〕;离心力与向心力;沿径向压力分布的动量方程式;柱轴旋转;取向;z;;;;;挤出膨胀现象;挤出膨胀;挤出膨胀测量;挤出膨胀现象影响因素：

剪切速率↑→B↑(较低剪切速率)

剪切应力↑→B↑(较低剪切应力)

温度↑→B↓

L/D↑→B↓

分子结构单元不同τ0(松弛时间)↑→B↑

分子量↑→B↑

分子量分布↑→B↑

分子链的支化度↑→B↑;145℃;剪切应力/MPa;180℃;200/s;1.5;MWX10-5;MW/Mn;挤出温度升高;

挤出速度下降;

体系中参加填料;;;挤出膨胀和熔体破裂;图雷诺实验;流速小：;流体流动状态类型;影响流体流动类型的因素：

流体的流速u；

管径d；

流体密度ρ；

流体的粘度η。;大量实验说明：

Re≤2000，流动类型为层流；

Re≥4000，流动类型为湍流；

2000＜Re＜4000，流动类型不稳定，可能是层流，也可能是湍流，或是两者交替出现，与外界干扰情况有关。

液体运动的动能到达或超过克服粘滞阻力的流动能量时，那么发生湍流。;高分子熔体粘度

高粘滞阻力大;聚合物熔体;;;在较高的剪切速率下，聚合物熔体弹性形变增大，当弹性变形的储能到达或超过克服粘滞阻力的流动能量时，导致湍流的发生。聚合物这种因弹性形变储能引起的湍流称为高弹湍流。;1、临界剪切应力?τ;2、“弹性雷诺数”-韦森堡值

“弹性雷诺数”Nw又称韦森堡值，该准数将熔体破裂的条件与分子本身的松弛时间τ和外界剪切速率关联起来，即

Nw＝τ?(无量纲)

式中τ＝η/G(η-聚合物熔体的粘度，G-聚合物熔体的弹性剪切模量);3、临界粘度降(ηm)c

随着剪切速率的增大，当熔体粘度降至零切粘度的0.025倍时，那么发生熔体破裂

(ηm)c＝0.025ηo

聚合物的熔体弹性引起的挤出膨胀及不稳定流动，均将影响制品的尺寸及性能，加工成型时必须加以注意。;熔体破裂现象机理：

线性聚乙烯型——管壁破裂

支化聚乙烯型——入口破裂;;线性聚乙烯型——管壁破裂〔鲨鱼皮〕

这种在毛细管壁产生破裂的线性聚乙烯流动的典型表现就是流变曲线的不连续性。;;;支化聚乙烯型——入口破???;;;;圆管机头;狭缝机头;Ph;P1;5.2非牛顿流体的稳态剪切流动;非牛顿流体粘度;为直线OA的斜率;5.3韦森伯-拉宾诺维奇校正;;管壁处的表观剪切速率;用毛细管粘度计测定非牛顿流体的粘度，实际管壁处剪切应力为：;Weissenberg曲线;牛顿流体：;5.4非牛顿流体的流动曲线;5.4.1幂律(Powerlaw);n=0;5.4.2假塑性流体流动曲线的分析

在典型的假塑性非牛顿流体的流动曲线中，很宽的剪切速率范围内，我们可按流动特性分为三个区：

(1)第一牛顿区

(2)假塑区或剪切稀化区

(3)第二牛顿区

;假塑性非牛顿流体的流动曲线;假塑性非牛顿流体的流动曲线;(1)第一牛顿区在较低剪切速率范围内，剪切应力与剪切速率成正比，即遵循牛顿定律，为通过原点的直线。这一范围称为第一牛顿区。;

(2)假塑区或剪切稀化区在这个剪切速率的区间非牛顿流体的粘度随剪切速率的增大而降低。从分子的角度看，在该区内剪切作用已超过布朗运动的作用。分子链发生定向、伸展并发生缠绕的逐步解体，布朗运动已缺乏以使其恢复。;

(3)第二牛顿区在更高的剪切速率范围内，非牛顿流体的粘度不再随剪切速率的增大而降低，而是保持恒定，表现为通过原点的直线。这一粘度称为无穷切粘度用η∞表示。当剪切速率到达—定值后，分子链的缠绕已完全解体，所以粘度不再下降。;流动曲线双对数图;这些键力的作用使它们在受较低应力时像固体一样，只发生弹性变形而不流动，只有当外力超过某个临界值σy，称之为屈服应力时，它发生流动，这时网络被破坏、固体变为液体。这种流变特性称为塑性。;宾汉姆塑性Bingham可定义为：;宾汉姆塑性;较复杂的塑性行为包括：;R;柱塞流的速度分布：;5.4.4触变性(Thixotropy)

触变性流体:是指在恒定的剪切力作用下粘度会随时间变化而减少的流体。

;对一个流体连续地增大剪切速度，测定剪切应力S，以S对剪切速率作升高曲线。

再使剪切速率连续下降，测得下降曲线。

如果下降曲线并不与升高曲线重合，那么该流体为触变性流体。

两条曲线之间的面积定义了触变性的大小，它具有能量的量纲。;O;S;流凝性〔Rheopexy〕这种流动特性与触变性刚好相反，即粘度随剪切时间的增长而增大，而在静止后，又逐渐恢复到原来的低粘度