高分子流体的流变模型.pptVIP

相同应力史下，不同材料的蠕变及回复行为3.7.3.1.1蠕变第60页，共97页，星期日，2025年，2月5日对于黏弹性材料：弹性：弹性常数柔量J；黏性：黏度η其蠕变应变随时间变化，可表示如下：J(t)：剪切蠕变柔量。Maxwell模型认为：不同微观结构的黏弹性材料有不同的J(t)，建立J(t)与聚合物材料内部结构的关系，就可以对加工过程中的黏弹行为进行预判，以此来指导材料的加工和应用。3.7.3.1.1蠕变第61页，共97页，星期日，2025年，2月5日3.7.3.1.1蠕变典型的无定形高聚物的蠕变曲线第62页，共97页，星期日，2025年，2月5日3.7.3.1.1蠕变不同应力和温度下的蠕变曲线第63页，共97页，星期日，2025年，2月5日影响高聚物蠕变的因素（a）结构柔性链聚合物蠕变较明显，而刚性链蠕变较小。如，PVC具有良好的抗腐蚀性，但蠕变较大，应用中应注意；含有芳杂环的高分子化合物（PC），具有较好的抗蠕变性能，成为应用广泛的工程塑料；（b）分子量分子量增大，聚合物的抗蠕变性能变好。随着聚合物分子量的增大，分子链之间的物理缠结点增多，在一定程度上改变材料的流动和蠕变行为。3.7.3.1.1蠕变第64页，共97页，星期日，2025年，2月5日（c）交联理想的体型高聚物蠕变曲线仅有普弹和高弹形变，回复曲线最终能回复到0，不存在永久变形，而通过交联则可以解决线型高弹态高聚物蠕变的关键措施。但是由于分子链的末端链段基本上没有被交联网络所束缚，再加上交联网络本身不完善，所以完全不产生蠕变是不可能的，不过，只要非常小的交联就能大大减小蠕变；实际的交联橡胶总有一定的蠕变量。第65页，共97页，星期日，2025年，2月5日（d）结晶总的来说，结晶聚合物的蠕变能力较小，且与结晶度有关，随温度变化而变。但并非所有结晶高聚物在同温度下抗蠕变能力均较非晶高聚物强；如非晶PS的蠕变很不明显，因为PS的Tg远高于室温，链运动极为困难3.7.3.1.1蠕变第66页，共97页，星期日，2025年，2月5日（e）温度T≤Tg，蠕变较慢。短时间内只能观察到起始部分；T≥Tg，蠕变太快，只能看到曲线右边上升部分；T在Tg附近时，链段在外力作用下可以运动，同时运动时受到摩擦阻力较大，只能缓慢运动，所以在一定时间内可以观察到整个蠕变曲线。（f）外力外力太小，蠕变不明显；外力太大，拉断材料。3.7.3.1.1蠕变第67页，共97页，星期日，2025年，2月5日定义：给材料施加一个瞬间的应变，然后在恒定应变下观察应力随时间的变化。日常生活中应力松弛：新衣服的松紧带较紧，穿一段时间后逐渐变松；拉伸一条未交联的橡胶带至一定长度，并保持该长度不变，随着时间的增长，这条橡胶带的回弹力会逐渐变小；用含有增塑剂的PVC绳捆扎物品，开始很紧，后来逐渐松了。这些现象都是应力松弛现象。3.7.3.1.2应力松弛第68页，共97页，星期日，2025年，2月5日第二种机理解释：粒子在静止状态充填最密，空隙最小，其中有少量的液体填充空隙，在小的剪切应力下进行流动时，起到了“润滑剂”的作用，所以黏度不高。随着剪切应力的增大，固体颗粒原有的堆砌状况已经不能维持而被逐渐破坏，密集的颗粒体系变成松散的排列，孔隙率增大，体积膨胀造成位阻的增加。黏度增大。3.3.2胀塑性流体第28页，共97页，星期日，2025年，2月5日

3.4宾汉塑性流体模型

宾汉流体是指当所受的剪切应力超过临界剪切应力后，才能变形流动的流体，也称塑性流体。但一旦发生流动，其黏度保持不变，呈现牛顿行为。如果超过临界剪切应力后呈现剪切变稀或剪切增稠的非牛顿行为，则称此为广义宾汉流体。广义宾汉流体第29页，共97页，星期日，2025年，2月5日3.4宾汉塑性流体模型宾汉流体是最简单的塑性流体，膏状物、牙膏、润滑脂、某些泥浆以及一些高聚物浓溶液和悬浮分散体系多属于此种类型。在时，表现出线性弹性行为，只发生胡可变形。而当时，发生线性黏性流动，遵从牛顿定律。其黏度称为塑性黏度：第30页，共97页，星期日，2025年，2月5日高分子流体出现宾汉塑性的机理解释：在静止时，由于极性键间的吸引力、分子间力、氢键等强烈的相互作用，会形成分子链间的凝胶或三维网络结构。这些网络结构的存在使流体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（τy）时，凝胶或网络结构被破坏，流体才发生流动，固体发生屈服转变为流体。

3.4宾汉塑性流体模型

第31页，共97页，星期日，