聚合物的流变性质讲课课件.ppt

1、聚合物的流变性质在讨论聚合物的流动行为时，曾假设聚合物是不可压缩的，但实际上并非如此。切力变稀现象以分子链刚性较大和大分子形状不对称的聚合物表现显著。粘度取决于自由体积Vf以及大分子链间的缠结。第二流动区为非牛顿流动区域。剪切流动聚合物加工时受到剪切力作用悬浮液静止时，其中的固体粒子堆积紧密，空隙小，并充满了液体，当剪切作用较小时，固体粒子在液体的润滑作用下产生相对滑移，保持原有紧密堆砌下进行移动，故悬浮液有恒定的表观粘度，表现为牛顿流动；5%，PS的粘度增加高达100倍。硬化速度经验公式以ln对1/T作图是一直线，在实际中受其他因素的影响有一些弯曲。熔体当剪切速率增大时，大分子从网构中解缠或

2、滑移，高弹形变相对减小，分子间范德华力减弱，流动阻力减小，表观粘度随剪切速率增大而降低，加快了分子链的流动，缠结减少。牛顿流体中的应变具有不可逆性质，应力解除后应变以永久形变保持下来，这是纯粘性流动的特点。T升高，呈指数方式降低。4CA（190 C）原因液体在剪切作用下聚合物粒子间形成非永久性缔合。牛顿流体流动时的应力应变关系和粘度对剪切速率的依赖性dtddtddrdv)(在应力作用的时间在应力作用的时间t1t2内，应力引起的总内，应力引起的总应变可由下式求得：应变可由下式求得：)(21tt 注：剪应力在注：剪应力在t1t2衡定衡定)(f)(、f)(tf、nnnKdtdKdrdvK)()(1n

3、naKK稠度稠度T升高，加快交联固化过程，增加。当剪切作用进一步增强时，粒子间碰撞增大，粒子间空隙增大，总体积增加，但粒间液体不能再充满空隙，因此粒间润滑作用减小，阻力增大，表观粘度增大。2HDPE（190C）牛顿流体流动时的应力应变关系和粘度对剪切速率的依赖性非牛顿流体的应力应变关系曲线2膨胀性液体（服从指数定律），n1;典型特征假塑性液体剪切速率的变化要比应力变化得快，剪切粘度逐渐减小。当tt*时，即外力作用时间比松驰时间长得很多时，液体的总形变中以粘性形变为主。切力变稀现象以分子链刚性较大和大分子形状不对称的聚合物表现显著。（一）粘性液体及其指数定律4CA（190 C）2膨胀性液体（服从

4、指数定律），n1;6，当TsTg50C时偏差很大，实际上温度作用时间也会影响，如降解使减小。随分子量增大，外力作用时间缩短（或作用速度加快）以及当熔体的温度稍高于材料熔点时，弹性现象表现特别显著。nK1nak11牛顿液体，斜率牛顿液体，斜率n=1;n=1;22膨胀性液体（服从膨胀性液体（服从指数定律），指数定律），n1;n1;33假塑性液体（服从假塑性液体（服从指数定律），指数定律），n1;n1;44假塑性液体（不服假塑性液体（不服从指数定律），从指数定律），n 1n 1;单位时间内的应变称为应变速率(或速度梯度)，可以表示为3假塑性液体（服从指数定律），nt*时，即外力作用时间比松驰时间长得

5、很多时，液体的总形变中以粘性形变为主。剪切作用增加了活性分子间的碰撞机会，降低了反应活化能，交联速度增加，粘度增大，流动性变差。为了提高流量，不得不提高压力，自由体积减小，粘度增大，同时设备损耗增加。牛顿流体中的应变具有不可逆性质，应力解除后应变以永久形变保持下来，这是纯粘性流动的特点。牛顿流体流动时的应力应变关系和粘度对剪切速率的依赖性（一）粘性液体及其指数定律在讨论聚合物的流动行为时，曾假设聚合物是不可压缩的，但实际上并非如此。熔体当剪切速率增大时，大分子从网构中解缠或滑移，高弹形变相对减小，分子间范德华力减弱，流动阻力减小，表观粘度随剪切速率增大而降低，加快了分子链的流动，缠结减少。当剪

6、切速率增加时，大多数聚合物熔体的粘度下降，但不同种类的聚合物对剪切速率的敏感性有差别。大于104加工困难，小于10适用浇铸（PMMA）、压延、模压等成型方法。不可逆形变（即粘性流动）以ln对1/T作图是一直线，在实际中受其他因素的影响有一些弯曲。直线的斜率即粘流活化能E，E越大，粘度对温度的依赖性越明显。当tt*时，即外力作用时间比松驰时间长得很多时，液体的总形变中以粘性形变为主。为了提高流量，不得不提高压力，自由体积减小，粘度增大，同时设备损耗增加。定义材料受力后产生的形变和尺寸改变称为应变。剪切流动聚合物加工时受到剪切力作用PVCnpy)(T升高，加快交联固化过程，增加。非牛顿流体受外力作

7、用时的流动行为特征6，当TsTg50C时偏差很大，实际上温度作用时间也会影响，如降解使减小。大多数固体含量较大的悬浮液都属于这一类。大于104加工困难，小于10适用浇铸（PMMA）、压延、模压等成型方法。剪切作用增加了活性分子间的碰撞机会，降低了反应活化能，交联速度增加，粘度增大，流动性变差。直线的斜率即粘流活化能E，E越大，粘度对温度的依赖性越明显。在讨论聚合物的流动行为时，曾假设聚合物是不可压缩的，但实际上并非如此。影响热固性聚合物流动性的因素2HDPE（190C）聚合物熔体粘度对温度的依赖性曲线（优选）聚合物的流变性质合。合。两类液体中的粘度变化都是可逆的。两类液体中的粘度变化都是可逆的

8、。atAeT对交联速度影响显著。因此有bteAH)(硬化时间bTatcAev)(、Tf硬化程度硬化程度剪切速率增加，剪切速率增加，硬化时间缩短硬化时间缩短对另一类聚合物则可利用对其粘度更为敏感的因素(如温度)。log=logK +n log假塑性液体剪切速率的变化要比应力变化得快，剪切粘度逐渐减小。假塑性液体剪切速率的变化要比应力变化得快，剪切粘度逐渐减小。温度小于Tf在TgTg+100C温度范围内时，以Tg为参考温度，用WLF方程表示为三、热塑性和热固性聚合物流变行为的比较K是稠度，n是流动指数。随分子量增大，外力作用时间缩短（或作用速度加快）以及当熔体的温度稍高于材料熔点时，弹性现象表现特

9、别显著。loga=logK +(n1)log 假塑性液体剪切速率的变化要比应力变化得快，剪切粘度逐渐减小。应力和温度恒定时熔体粘度对压力的依赖性4假塑性液体（不服从指数定律），n 50C时偏差很大，实际上温度作用时间也会影响，如降解使减小。第二流动区为非牛顿流动区域。宾汉液体在静止时内部具有凝胶结构，当应力小于临界应力时，这种结构能承受应力作用；不同类型液体的loglog关系)()(loglog21gggTTTCTTC)()(loglog21ssSTTTCTTC悬浮液静止时，其中的固体粒子堆积紧密，空隙小，并充满了液体，当剪切作用较小时，固体粒子在液体的润滑作用下产生相对滑移，保持原有紧密堆砌

10、下进行移动，故悬浮液有恒定的表观粘度，表现为牛顿流动；影响热固性聚合物流动性的因素非牛顿流体的应力应变关系曲线温度对热固性聚合物流动性的影响log=logK +n log温度小于Tf在TgTg+100C温度范围内时，以Tg为参考温度，用WLF方程表示为反之将以弹性形变为主。直线的斜率即粘流活化能E，E越大，粘度对温度的依赖性越明显。特点在宽广的剪切速率范围内，这类液体流动时，剪切力和剪切速率不再成比例关系，液体的粘度不是一个常数（大分子长链和缠结）。应变存在滞后效应，增加应力和降低应力两个过程的应变曲线不能重合，存在滞后环。特点在宽广的剪切速率范围内，这类液体流动时，剪切力和剪切速率不再成比例关系，液体的粘度不是一个常数（大分子长链和缠结）。在这三个流动区中，第二流动区（非牛顿区）对成型加工影响最大，大多数聚合物的成型加工都是在中等剪切速率范围时进行，实际加工中剪切速率范围很窄，近似粘度不变。