7高聚物熔体的流变性

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1、第7章高聚物熔体的流变性当温度高于聚合物的Tf时，聚合物变为可流动的粘流态。几乎所有高聚物的加工成型都是利用其粘流态下的流动性进行的（塑料、橡胶、纤维）。不存在粘流态的情况：（1）Td

2、送和成型都带来极大方便。液体的流动和变形都是在受有应力的情况下得以实现的。重要的应力有剪切、拉伸和压缩应力三种。7.1高聚物的流动特性7.1.1牛顿流体和非牛顿流体拉伸：材料受到一对垂直于材料截面、大小相等、方向相反并在同一直线上的外力作用。拉伸应力在成型中也较重要，例如吹塑中型坯的引伸，吹塑薄膜时泡管的膨胀，塑料熔体在锥形流道内的流动以及单丝的生产。拉伸流动的速度梯度方向与流动方向平行。压缩：材料受到均匀的围压力，一般不是很重要，可以忽略剪切：材料受到与截面平行、大小相等、方向相反，但不在一条直线上的两个外力作用，使材料发生偏斜。其偏斜角的正切值定义为剪切

3、应变（）。剪切应变剪切应力s高分子熔体或浓溶液在挤出机、注射机管道中、喷丝板孔道中、等截面管道及毛细管中的流动大多属于剪切流动。剪切流动的速度梯度方向与流动方向垂直。流体在平直管内受剪切应力而发生流动的形式有层流和湍流两种。层流时，液体主体的流动是按许多彼此平行的流层进行的，同一流层之间的各点速度彼此相同，但各层之间的速度却不一定相等，而且各层之间也无可见的扰动。如果流动速度增大且超过临界值时，则流动转变为湍流。湍流时，液体各点速度的大小和方向都随时间而变化，此时流体内会出现扰动7.1.1.1牛顿流体和牛顿流动定律可以把一个流体设想为无数个相互接触着的

4、流动层面组成的整体，各层面的流速不同，所以液层之间将存在相互运动。流动得快的液层将对流动较慢的液层施以拉力，而后者将对前者施以阻力，这种力称为内摩擦力，或称粘滞力，粘度是流体内部反抗这种流动的内摩擦阻力的宏观表现低分子流体层流时，流动行为可用牛顿流体定律来表示：粘度不随剪切应力和剪切速率而变的流体，称为牛顿流体。低分子液体和高分子稀溶液属于牛顿流体。高分子熔体、浓溶液、分散体系等许多流体不符合牛顿流动定律,称为非牛顿流体。通常可以用流动曲线来作判定N-牛顿流体;D-切力增稠流体（胀流体）S-切力变稀流体（假塑性流体）iB-理想的宾汉流体;PB-假塑性宾汉体7

5、.1.1.2非牛顿流体和幂律定律（1）宾汉流体(塑性体):剪切应力小于一定值y,流体不动,当y时,才产生牛顿流动。宾汉流体之所以有这种行为，是因为流体在静止时形成了凝胶结构，外力超过y时，这种三维结构即受以破坏。泥浆、牙膏、油漆、润滑脂、涂料、下水污泥、沥青、聚合物在良溶剂中的浓溶液等属于或接近于宾汉流体。（2）假塑性流体:粘度随着剪切速率的增加而变小,切力变稀(剪切变稀，流动性变好)。假塑性流体的流动行为是由于①高分子在流动过程中分子沿流动方向的取向，规则排列，降低了粘度②大分子彼此之间的缠结，当缠结的大分子承受应力时，其缠结点就会被解开，降低了

6、粘度。大多数的聚合物熔体和浓溶液属于假塑性流体假塑性流体流动曲线偏离牛顿流动阶段的部分具有类似塑性流动的特征，曲线的切线不通过原点，而与纵坐标交与某一σ值，好象有一屈服值，为与塑性流体区别，称为假塑性流体假塑性流体的结构变化示意图零切黏度η0表观黏度ηa微分黏度ηc零切黏度（牛顿黏度）η0：在低切变速率范围内（接近于零），非牛顿流体表现出牛顿性，该段的斜率。表观黏度ηa：非牛顿区，借鉴牛顿定律，流动曲线上某对应点与原点连线的斜率，即应力与应变速率的比值。牛顿定律微分黏度（绸度）ηc：流动曲线上某切变速率下的对应点做切线，切线的斜率。（3）膨胀性流体:随着剪切

7、速率的增加，粘度变大，即发生切力变稠。属于这一类型的流体大多数是固体含量高的悬浮液，高聚物的固体颗粒填充体系。处于较高剪切速率下的聚氯乙烯糊塑料的流动行为就很接近这种流体。膨胀性流体所以有这样的流动行为，多数的解释是：当悬浮液处于静态时，体系中由固体粒子构成的空隙最小，流体只能勉强充满这些空间。当剪切速率较小时，流体就可以在移动的固体粒子间充当润滑剂，因此，表观粘度不高。但当剪切速率逐渐增高时，固体粒子的紧密堆砌就被破坏，整个体系就显得有些膨胀。此时流体不再能充满所有的空隙，润滑作用因而受到限制，表观粘度就随着剪切速率的增长而增大胀性流体的结构变化示意图真正

8、的聚合物流体的流动遵从的规律:遵循幂律定律（4）其他