高分子流变学基础Chapter 1 绪论课件.ppt

1、高分子流变学基础目 录高分子流变学基础 流变学的基本概念流变学的基本概念2 高分子流体的流动分析高分子流体的流动分析4 流变仪的基本原理及应用流变仪的基本原理及应用6 高分子流体的流变模型高分子流体的流变模型3 绪论绪论1 高分子流体流动的影响因素高分子流体流动的影响因素5 流体的动力方程及应用流体的动力方程及应用7第一章 绪论高分子流变学基础流变学的研究对象和方法流变学的研究对象和方法高分子材料典型的流变性为高分子材料典型的流变性为流变学在高分子材料加工中的应用流变学在高分子材料加工中的应用流变学的定义高分子流变学基础流变学流变学 = reo logy一门研究材料流动与变形的学科一门研究材料

2、流动与变形的学科流动流动科学科学这是由宾汉（E.C. Bingham）命名的“流变学”概念流变学关于物质的定义高分子流变学基础经典力学经典力学：流动与变形属两个范畴的概念牛顿流体胡克弹性体流变学关于物质的定义高分子流变学基础流变学流变学：材料兼具固体变形及液体流动的特点 固体、液体并无多大实质差别，仅对于载荷作用产生响应的快慢不同一定的时间足够短定值(固体)0 (液体) 基于应力基于应力 一定的时间充分长 (液体)一定的 时间充分长 一定的 时间足够短定值(固体) 基于应变基于应变 流变学的研究方法高分子流变学基础研究方法研究方法连续介质流变学连续介质流变学将材料当作连续介质处理，用连续介质力

3、学的数学方法进行研究；不考虑物质内部结构结构流变学结构流变学研究材料宏观流变性质与（亚）微观结构的关系流变学的研究方法高分子流变学基础流变性流变性形变特征形变特征屈服现象屈服现象胡克弹性瞬时，无时间依赖性，完全回复无屈服宾汉塑性永久形变，形变随时间增大有屈服牛顿黏性永久形变，形变与时间成正比屈服应力简单流变体的流变行为比较简单流变体的流变行为比较流变学关于高分子的定义高分子流变学基础聚合物材料是具有多层次内部结构的复杂体系，其熔体与聚合物材料是具有多层次内部结构的复杂体系，其熔体与溶液属于复杂流体。聚合物具有如下的多层次结构：溶液属于复杂流体。聚合物具有如下的多层次结构： 一次结构一次结构 指

4、单个分子的组成与构型指单个分子的组成与构型 组成：原子类型与排列，结构单元的链接顺序组成：原子类型与排列，结构单元的链接顺序( (头头尾，头头，尾尾尾，头头，尾尾) )。 链结构成分：支化，交联，端基，分子量、分子量分链结构成分：支化，交联，端基，分子量、分子量分布等。布等。 构型：顺式反式构型：顺式反式( (几何异构几何异构) )，也叫主链异构。，也叫主链异构。 全同间同无规全同间同无规( (旋光异构旋光异构) )，指侧基排列。，指侧基排列。 流变学关于高分子的定义高分子流变学基础 二次结构二次结构( (构象构象) )，指因单链内旋转而造成的单个大分，指因单链内旋转而造成的单个大分子在空间存

5、在的形状：伸展、无规、折叠、螺旋等。这是造子在空间存在的形状：伸展、无规、折叠、螺旋等。这是造成高分子链有柔顺性与高弹性的根本原因。成高分子链有柔顺性与高弹性的根本原因。 三次结构三次结构( (聚集态结构聚集态结构) )，如无定型与结晶态。，如无定型与结晶态。 四次结构四次结构( (织态结构织态结构) )，结晶、非结晶型、取向、以及，结晶、非结晶型、取向、以及共混组分的相互排列结构，如聚合物共混物的相结构，聚合共混组分的相互排列结构，如聚合物共混物的相结构，聚合物复合材料内填充物的分布与排列。物复合材料内填充物的分布与排列。 高分子材料典型的流变行为高分子流变学基础典型流典型流变现象变现象魏森

6、贝格效应魏森贝格效应减阻现象减阻现象无管虹吸现象无管虹吸现象剪切变稀现象剪切变稀现象二次流动现象二次流动现象挤出胀大现象挤出胀大现象高分子材料典型的流变行为高分子流变学基础魏森贝格应：魏森贝格应：即爬杆效应，是最著名的法向应力效应(a) 牛顿流体(b) 聚合物流体高分子材料典型的流变行为高分子流变学基础聚合物溶液的无管虹吸现象无管虹吸现象无管虹吸现象实际上是溶液可纺性的检验，涤纶、腈纶、尼龙等就具有很好的可纺性高分子材料典型的流变行为高分子流变学基础剪切变稀象：剪切变稀象：高分子溶液的黏度是剪切速率的函数，随着剪切速率的上升，表观粘度下降高分子材料典型的流变行为高分子流变学基础挤出胀大现象挤出

7、胀大现象解释一：非牛顿流体流动过程中存在法向应力差引起的解释二：弹性具有记忆效应高分子材料典型的流变行为高分子流变学基础二次流动象：二次流动象：1.由于第二法向应力的存在，高分子流体在椭圆截面的管子中既有轴向流动，又有对称于轴线的环流；2. 二次流动有利于物料的分散与混合二次流动二次流动轴向流动轴向流动高分子材料典型的流变行为高分子流变学基础减阻现象减阻现象1.1.湍流流动时，同一流速下，有的f溶液 0，待超过此浓度， f不再增加3.当剪切应力达某一临界值，产生阻力减小现象即Toms效应高分子材料典型的流变行为高分子流变学基础高分子材料流 变性特点 可完全回可完全回复复的的 橡橡胶弹胶弹性性 变变形或流形或流动动具有具有较较强的强的时间时间依依赖赖性性 流流变变行行为为具多具多样样性性 流变学在高材加工中的应用高分子流变学基础 化学物理加工混合、分混合、分散、熔融、散、熔融、结晶、取结晶、取向、收缩向、收缩等等流变学在高材加工中的应用高分子流变学基础高分子材料加工的影响因素及相互关系