第二章流变学的基本概念ppt课件.ppt

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1、第二章流变学的基本概念黏度:黏度是流体内部反抗这种流动的内摩擦阻力,与分子间的缠绕程度和分子间的相互作用有关.单位:Pa·s表观粘度又可以分为剪切黏度和拉伸黏度流变学基础剪切黏度（a）表观黏度并不完全反映高分子不可逆形变的难易程度.表征流动性的好坏,越大,流动性越差,越小越好.拉伸黏度（t）:与液体弹性相关定义:当聚合物熔体从任何形式的管道中流出，垂直于流动方向的聚合物横断面积上所承受的拉应力与拉伸应变速率的比值与剪切过程中的黏度相似。只是速度梯度方向平行于流动方向,例如:吹塑成型中离开模口后的流动,纺丝中离开喷丝口后的牵伸.拉伸流动的研究在高分子材料加工工程中十分重要。在纤

2、维纺丝和薄膜吹塑过程中物料承受强烈的拉伸变形，流动过程主要为拉伸流动。纤维纺丝过程为一维的单轴拉伸，薄膜吹塑过程属二维的双向拉伸。在其它高分子材料加工过程，如压延、挤出、注塑过程中也同样存在拉伸流动。可以说，凡是弹性液体流经截面有显著变化的流道时，都有拉伸流动存在。高分子液体的拉伸黏度非常复杂。变化规律有多种类型：一种是与拉伸应力几乎无关，如聚甲基丙烯酸甲酯、共聚甲醛、尼龙66属于这种情况；一种是随拉伸应力的增加而减小，如聚丙烯在应力为108Pa时的拉伸黏度只有应力为105Pa时的1/5；还有一种是随拉伸应力的增加而增加，如低密度聚乙烯。目前尚无一种恰当的理论，能够预言拉伸黏度如

3、此复杂的变化规律。B：t与无关:聚合度低的线性高物:POM、PA-66A：t随↑而↑,支化聚合物。如支化PEC：t随↑而↓,高聚合度PP拉伸流动中会发生链缠结,拉伸黏度降低,同时链伸展并沿流动方向取向,分子间相互作用增加,流动阻力增加,伸展黏度变大.拉伸黏度取决于这两个因素哪一个占优势.CAatBloglogŕ黏度与牛顿定律资料：假设液体或与其相同物质的各部分之间不能滑移，所产生的阻力将正比于液体中各部分彼此分离的速度。——牛顿（1687年《原理》）：比例系数，称为黏度，表示流体流动阻力的大小。单位：Pas和泊（P）：1P=0.1Pas对大多数高分子熔体而

4、言，低速流动时近似遵循牛顿流动定律，其黏度称零剪切黏度，也记为；流速较高时，剪切应力与剪切速率之间不再呈直线关系可以看出，表观黏度是剪切速率（或剪切应力）的函数。剪切速率增大，表观黏度降低，呈剪切变稀效应。我们称这类流体为假塑性流体。下表中是各种液体在20℃条件下的黏度非牛顿流动实际上大多数液体不符合牛顿黏度定律，如高分子溶液、胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固-液的不均匀体系的流动。把这种不遵循牛顿黏度定律的物质称为非牛顿流体，这种物质的流动现象称为非牛顿流动。流体的剪切速度和剪切应力的变化规律，经作图后可得四种曲线的类型：塑性流动、假塑性流动、胀形流动、触变流动。对于非牛顿流

5、体可以用旋转黏度计进行测定。变形应力~应变流动应力~应变速率定义应力、应变、应变速率注意：实际材料发生的变形和受力情况是复杂的，要找出其应力~应变之间的关系十分困难。因此，在流变学中采用一些理想化的实验——简单实验。引入：1.简单实验材料是均匀的，各向同性的，而材料被施加的应力及发生的应变也是均匀和各向同性的，即应力、应变与坐标及其方向无关。1.1应变1.1.1各向同性的压缩和膨胀aa`bb`c`cxzy各向同性膨胀a`=aαb`=bαc`=cαα-伸缩比△V/V是边长的分数变化的3倍1.1.2单向拉伸和压缩ffxyll`Abcb`c`z拉伸实验λ称为伸长比（Extensionr

6、atio）1.1.3简单剪切和简单剪切流动ABFGHDCEB`wAC`DEF`G`Hθ简单剪切实验称为剪切应变（Shearstain）称为剪切速率（Rateofshear）llf1.2应力外界作用在材料边界上的力称为表面力df为作用在表面上无限小面积ds上的力。在简单实验中由于力是均匀的。应力——材料单位面积受到的表面力作用1.2.1应力的分量表示法和应力张量应力的性质：应力的大小；方向；作用面。应力的分量第1个下标表示作用面，第2个下标表示应力的方向。作用力的方向与作用面垂直，被称为应力的法向分量,txx、tyy、tzz。作用力的方向与作用面平行，被称为应力的切向分量，txy

7、、tyx、tzx、txz、tzy、tyz。三个面上的应力分量：tx={txx,txy,txz}ty={tyx,tyy,tyz}tz={tzx,tzy,tzz}tyxtxxxzyx面z面y面应力的作用面用一个数组表示这三个面上的应力矢量三个方向的应力矢量：应力张量切向分量互等定律1.2.2均质性和各向同性均质性：材料的性质与材料采取的部位无关，即材料的性质是均匀的。各向同性：材料的性质与方向无关，液体、非晶体、多晶体等。各向异性：单晶、非均质材料、取向高聚物等。3线形弹性3.1虎克