聚合物的流变性 (3).ppt

第1页，共37页，星期日，2025年，2月5日流变学：是研究材料流动和变形规律的一门科学。聚合物流变学：为高分子成型加工奠定理论基础。聚合物熔体流动时，外力作用发生粘性流动，同时表现出可逆的弹性形变。故称之为弹粘体。聚合物的流动并不是高分子链之间的简单滑移，而是运动单元依次跃迁的结果。（蚯蚓蠕动）引言第2页，共37页，星期日，2025年，2月5日它的流变行为强烈地依赖于聚合物本身的结构、分子量及其分布、温度、压力、时间、作用力的性质和大小等外界条件的影响。绝大数高分子成型加工都是粘流态下加工的，如挤出，注射，吹塑等。热塑性塑料成型过程一般需经历加热塑化、流动成型和冷却固化三个基本步骤。弹性形变及其后的松驰影响制品的外观，尺寸稳定性。第3页，共37页，星期日，2025年，2月5日剪切形变，剪切应力牛顿流动定律：：单位Pa·s9.1牛顿流体和非牛顿流体切变速率1、牛顿流体：第4页，共37页，星期日，2025年，2月5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。牛顿流体：水、甘油、高分子稀溶液。小分子的孔穴模型。第5页，共37页，星期日，2025年，2月5日①宾汉流体：需要最小切应力。如油漆、沥青。②假塑性流体：切力变稀，大多数聚合物熔体。③膨胀性流体：切力变稠，胶乳、悬浮体系等。2、非牛顿流体：123123第6页，共37页，星期日，2025年，2月5日表观粘度：由于非牛顿流体中切粘度值不是常数，随切变速率或切应力变化，将流动曲线上某一点的τ和之比称为表观粘度。第7页，共37页，星期日，2025年，2月5日与时间有关的流体：在非牛顿流体中，如果流体特性不能随切变速率的变化瞬时调整到平衡态，而是不断随时间而改变，这样的流体称为与时间有关的流体触变体：维持恒定剪切速率所需的切应力随剪切时间的增长而减少；常见如胶冻、油漆及活性炭黑填充的橡胶料，体系中的某种结构被破坏；流凝体：维持恒定剪切速率所需的切应力随剪切时间的增长而增加；不常见，饱和聚酯，剪切过程中伴随着某种结构的形成。第8页，共37页，星期日，2025年，2月5日n=1牛顿流体，n1假塑性流体，n1膨胀性流体9.1.3流动曲线幂律方程图9-7聚合物熔体的普适流动曲线普适流动曲线：第9页，共37页，星期日，2025年，2月5日1、第一牛顿区低切变速率，曲线的斜率n＝1，符合牛顿流动定律。该区的粘度通常称为零切粘度??。2、假塑性区(非牛顿区)流动曲线的斜率n1，该区的粘度为表观粘度ηa，随着切变速率的增加，ηa值变小。通常聚合物流体加工成型时所经受的切变速率正在这一范围内。3、第二牛顿区在高切变速率区，流动曲线的斜率n＝1，符合牛顿流动定律。该区的粘度称为无穷切粘度或极限粘度η∞。从聚合物流动曲线，可求得η?、η∞和ηa。η?ηaη∞聚合物普适流动曲线分三个区域第10页，共37页，星期日，2025年，2月5日缠结理论解释：缠结破坏与形成的动态过程。ⅰ第一牛顿区：切变速率足够小，高分子处于高度缠结的拟网结构，流动阻力大；缠结结构的破坏速度等于形成的速度，粘度保持不变，且最高。ⅱ假塑性区：切变速率增大，缠结结构被破坏，破坏速度大于形成速度，粘度减小，表现出假塑性流体行为。ⅲ第二牛顿区：切变速率继续增大，高分子中缠结构完全被破坏，来不及形成新的缠结，体系粘度恒定，表现牛顿流动行为。聚合物流动曲线的解释第11页，共37页，星期日，2025年，2月5日评价聚合物的流动性塑料工业上最常用的熔融指数MI：指在一定的温度下和规定负荷下（2160g），10min内从规定直径和长度的标准毛细管内流出的聚合物的熔体的质量，用MI表示，单位为g/10min。如PE：190℃，2160g的熔融指数MI190／2160。一般MI越大，流动性越好（η小）。但由于不同聚合物的测定时的标准条件不同，因此不具可比性。注射级MI大，挤出MI小，吹塑之间。第12页，共37页，星期日，2025年，2月5日橡胶工业：门尼粘度：一定温度100℃一定转子转速下，测未硫化胶对转子转动的阻力。MI1003+4、100℃，预热3min，转动4min。门尼粘度越小，流动性越好。第13页，共37页，星期日，2025年，2月5日9.2.1测定方法1、落球粘度计：测低切变速率下零切粘度。2、毛细管粘度计：使用最为广泛，可在较宽的范