高聚物流变性课件.ppt

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1、第七章高聚物熔体的流变性赵巍2014/6/16目录7-1高聚物的粘性流动7-2高聚物的流动性表征7-3高聚物熔体流动中的弹性效应生活中的小实例高聚物流动性表征剪切粘度的测定方法影响高聚物熔体表观粘度的因素毛细管挤出流变仪旋转式粘度计落球粘度计哈克粘度计分子量的影响分子量分布的影响链支化的影响熔体结构的影响温度的影响切变速率和切应力的影响压力的影响流动性表征参数剪切粘度拉伸粘度聚合物的熔融指数流动性表征参数：ForNewtonianliquid,theviscosityTherefore,fornon-Newtonianliquid,definingtheapparentviscosi

2、ty表观粘度塑性粘度聚合物的熔融指数Meltindex——简称MI聚合物熔体的流动性可用多种指标来表征，其中最常用的是熔融指数：指在一定的温度下和规定负荷下，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：MI190/2160。对于同种聚合物（塑料）而言，熔融指数越大，聚合物熔体的流动性越好。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。要进行二点改正：①非牛顿性修正②入口修正（因为测定用的毛细管并非假设的无限长）7.2.1剪切黏度的测定方法原理：活塞杆在十字头的带动下以恒速下移，挤压高聚物熔体从毛细管流出，从活塞杆

3、压下速率v和测出的粘性阻力F，可计算剪切应力和剪切速率，并得到流变曲线。7.2.1.1毛细管挤出流变仪除了测定粘度外，还可以观察挤出物的直径和外形或改变毛细管的长径比来研究聚合物流体的弹性和不稳定流动现象。毛细管挤出流变仪使用最为广泛，它可以在较宽的范围调节剪切速率（特别是较大切变速率）和温度，测量条件最接近加工条件由于较高转速时试样会沿内筒往上爬，同轴圆筒粘度计主要限于低黏度液体，在较低剪切速率下使用。同轴圆筒粘度计有两种形式：一种是外筒转动内筒不动；另一种是内筒转动，外筒固定，被测液体装入两个圆筒间。7.2.1.2旋转式粘度计（1）同轴圆筒粘度计将被测液体置于两同轴圆筒之间的环形

4、空间（同轴圆筒式粘度计）或平板与锥体间的间隙内（锥板式粘度计）通过两圆筒或锥板的旋转，测定扭转力矩值M和角频率ω，便可得到剪切应力和剪切速率，进而计算出粘度。（2）锥板粘度计锥板粘度计，由一块半径为R的圆形平板和一个线形同心圆锥体组成，它们之间的夹角θ很小，通常小于4°平板和圆锥体之间的间隙充满被测流体。平板以角频率ω匀速旋转，测量锥体所受到的扭转力矩值M，计算出粘度锥板粘度计用于测定高聚物熔体等高粘度流体的粘度缺点:只能测定低剪切速率下的零切粘度0,不能测定粘度对剪切速率的依赖性.原理：半径为r，密度为ρs的圆球，在粘度为η，密度为ρ的无限延伸的液体中运动时，小球受阻力(F)服从

5、Stokes定律，为6πηrυ，在加速力=阻滞力时，圆球匀速运动，由速度可计算黏度。7.2.1.3落球粘度计是最简单的粘度计，只需测量已知尺寸和质量的圆球在被测液体中自由下落的速度。便可以计算粘度。7.2.1.4哈克流变仪测量原理将匀速旋转的转子浸没在被检测液体中。测量液体对转子转动的阻力即可得该液体的粘度。这种电池驱动的小型粘度计无需使用电源，因此实际上，它可以在任何地方对试样的粘度进行快速和准确的测量。典型测试样品印刷油墨，涂料和墨水?洗发香波，护肤面霜，洗液?油，油脂，胶水?酱，增稠剂问题：结合平时所做实验情况，大家在实验过程中都使用过什么粘度计？分别测定的参数是什么？得到的数

6、据有哪些？请举例说明。7.2.2高聚物熔体剪切粘度的影响因素7.2.2.1分子量的影响分子量M大，分子链越长，链段数越多，要这么多的链段协同起来朝一个方向运动相对来说要难些。此外，分子链越长，分子间发生缠结作用的几率大，从而流动阻力增大，粘度增加。举例:LDPE分子量增加不到三倍，则它的粘度增加了四到五个数量级，MI下降了四到五个数量级.MMc剪切应力和剪切速率很小的情况下原因:低分子量，分子间可能有缠结，但解缠结进行的很快，未形成有效的拟网状结构。大于临界分子量时，分子链长而互相缠结，流动单元变大，流动阻力增大，故粘度急剧增加（1）零切粘度与分子量的关系聚合物都各自有一个

7、临界分子量，当小于Mc时,零切粘度与重均分子量成正比，当大于Mc时,则粘度与重均分子量的3.4次方成正比(1)(2)（2）熔体粘度-分子量关系对剪切速率的依赖性随切变速率增加，熔体越容易发生从牛顿区向假塑性区的转变分子量越高，粘度对剪切速率的依赖性越大----出现非牛顿流动的切变速率随分子量的增加而降低。对于分子量较低的聚合物，由于链缠结程度很小，剪切所引起的粘度降低将不明显；而对于分子量较高、链缠结严重的试样，剪切造成的解缠结将会引起粘度大幅下降。从高聚