高分子物理_流变性能

《高分子物理_流变性能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高分子物理_流变性能（29页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第六章第六章 高聚物的流变性能高聚物的流变性能 (Rheological property)第一节第一节 基本概念基本概念第二节第二节 高聚物熔体的剪切流动特征高聚物熔体的剪切流动特征第三节第三节 影响高聚物熔体流动性的因素影响高聚物熔体流动性的因素第四节第四节 高聚物熔体的弹性效应高聚物熔体的弹性效应第五节第五节 高聚物熔体黏度的测定高聚物熔体黏度的测定第一节第一节 基本概念基本概念流变性：物质流动与变形的性能及其行为表现。流变学(rheology)：研究物质在外力作用下的流动与变形的科学。 高聚物熔体的流变性对高聚物材料的成型加工有着重要的意义。从理论上搞清楚高分子材料在熔融状态下的流动与

2、变形的规律，将对制品成型时的选料、配方设计、成型方法和成型的工艺条件、设备及成型模具的结构设计都具有指导意义。因此，高聚物流变学已成为高分子材料成型加工的重要的理论基础。一、高聚物熔体的基本流变特性一、高聚物熔体的基本流变特性1、高聚物熔体的流动是以大分子的链段运动为基础2、高聚物熔体的黏度很高，而且随相对分子质量的增大而显 著提高3、高聚物熔体在流动过程中，伴随有高弹形变发生4、高聚物熔体的流动不符合牛顿流动定律5、高聚物熔体的流动通常为层流。二、流体的基本类型二、流体的基本类型1、牛顿型流体(Newtonian fluid)（1）流动曲线（2）流动特征 剪切应力与剪切速率成正比，即黏度不变

3、（3）流动方程 2、宾汉塑性体(Bingham plastic fluid)（1）流动曲线（2）流动特征 存在一初始应力 ，当 时，才有流动。（3）流动方程例：泥浆、牙膏、黄油等。 003、假塑性流体(pseudoplastic fluid)（1）流动曲线（2）流动特征 不是常数（定义为表观黏度 ） 随剪切速率增大， 降低。（3）流动方程例：大多数高聚物熔体。 aa4、胀塑性流体(dilatant fluid)（1）流动曲线（2）流动特征 不是常数（定义为表观黏度 ） 随剪切速率增大， 升高。（3）流动方程例：PVC增塑糊、填充PA6。 aa剪切速率剪切速率(shear rate)(shear

4、 rate)定义：单位时间内的剪切应变值。用定义：单位时间内的剪切应变值。用 表示，单位：表示，单位：s s-1-1表观黏度（表观黏度（apparent viscosity)apparent viscosity)定义：把牛顿流动定律直接应用于非牛顿流体时得到的黏度定义：把牛顿流动定律直接应用于非牛顿流体时得到的黏度值。用值。用 表示，单位：表示，单位：PaPas s表观黏度与真实黏度的关系：对高聚物熔体而言，表观黏度与真实黏度的关系：对高聚物熔体而言，原因：原因：“黏度黏度”按理是对不可逆的塑性形变而言的，但高聚按理是对不可逆的塑性形变而言的，但高聚物熔体在流动过程中，是不可逆与可逆的两种形变

5、的组合。物熔体在流动过程中，是不可逆与可逆的两种形变的组合。即剪切应变中还包括着弹性形变部分，故表观黏度比高聚物即剪切应变中还包括着弹性形变部分，故表观黏度比高聚物熔体的真实黏度小。熔体的真实黏度小。a真a第二节第二节 高聚物熔体的剪切流动特征高聚物熔体的剪切流动特征一、高聚物熔体的流动曲线一、高聚物熔体的流动曲线1、牛顿流体的流动曲线、牛顿流体的流动曲线2、高聚物熔体的流动曲线、高聚物熔体的流动曲线曲线的解析曲线的解析曲线可分成三个区域，表明高聚物熔体在不同的切变速率范围内有不同的流动行为。I区（即蓝色段）：在低切变速率下，曲线为斜率为1的直线，表明高聚物熔体的流动行为属于牛顿型，称为第一牛

6、顿区，其黏度恒定且最大，称为零切黏度 ；II区（即红色段）：在通常的切变速率下，曲线为斜率小于1的直线，表明黏度随切变速率的增大而降低，显示为假塑性流动行为，所对应的黏度为表观黏度 ；III区（即绿色段）：在高切变速率下，流动曲线又为斜率为1的直线，表明此时又表现出牛顿流动行为，称为第二牛顿区，其对应的黏度恒定且最小，称为无限切黏度 。0a二、高聚物熔体的假塑性流动行为二、高聚物熔体的假塑性流动行为(pseudoplastic behavior)1、熔体结构特点、熔体结构特点u 长链的无规热运动，使高分子链呈无规卷曲状，从而使熔体中分子链彼此交织缠结（物理缠结）。形成的缠结数越多，熔体的黏度越

7、高；u 温度一定，缠结点的解散与建立处于相互适应的动平衡状态；u 具有瞬息万变的“交联网状”结构。而这种“交联网状”结构使流动单元增大，黏度升高。2、假塑性流动行为的原因、假塑性流动行为的原因u 外力具有解缠结效应，既散多结少，解散速重建速度；u 解缠结效应使得流动单元减小；u 外力越大，解缠结效应越显著，流动单元越小，黏度越低。3、关于第一牛顿区和第二牛顿区、关于第一牛顿区和第二牛顿区I区：剪切速率很小，剪切应力很小，几乎无解缠结效应，即破坏的缠结来得及重建，流动单元最大且不变，所以黏度恒定且最大；III区：剪切速率很大，剪切应力很大，完全解缠结，即破坏的缠结来得及重建，流动单元最小且不变，