《聚合物流变学基础》PPT课件

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1、几种成型加工中剪切速率第四章聚合物流变学基础加工方法剪切速率范围s-1浇铸、压制1~10压延、开炼、密炼10~102挤出、涂覆102~103注射103~1041聚合物熔体剪切粘度的影响因素剪切速率温度压力分子结构（分子量、分子量分布、支化）添加剂（增塑剂、润滑剂、填充剂）影响粘度最重要的两个因素：温度与剪切温度剪切影响本质是运动能力影响本质是熵回复故柔性分子链对剪切敏感刚性分子链对温度敏感剪切速率A-LDPEB-乙丙高聚物C-PMMAD-甲醛高聚物E-尼龙66温度压力聚合物由于具有长链结构和分子内旋转，产生空洞较多，即所谓的“自由体积”。所以在加工温度下的

2、压缩性比普通流体大得多。聚合物在高压下体积收缩，自由体积减小，分子间距离缩短，链段活动范围减小，分子间作用力增大，粘度增大。b：压力系数单纯通过压力来提高聚合物的流动性是不恰当的。过大的压力会造成功率消耗过大和设备的磨损，甚至使塑料熔体变得象固体而不能流动，不易成型。分子量分子量越大，粘度越高13.4Mclog0logMwMW＜MC，不产生缠结MW＞MC，产生缠结polystyrenefraction(217C)PMMAfraction25wt%indiethylphthalate(60C)6.04.02.00-2.06.04.02.002.03.0

3、4.03.04.02.03.04.02.002.002.03.04.02.03.04.0logMwlogviscosity(poises)poly(dicamethyleneadipate)(109C)polybutylenefractions(217C)polycaprolactam(253C)poly(dimethylsiloxane)(25C)高下，M对η的影响减小（解缠结）lgηlgM1M2M1＞M2分子量分布LogviscosityBroadNarrowlogshearrate(sec-1)支化短支化链：不缠结，且增大分子间距，η降低长支

4、化链：加剧缠结，η增加分子量与支化对粘度的影响长臂星形聚合物的粘度随分子量的增长比线形聚合物快得多聚丁二烯log0logM456876543210四臂星形三臂星形线形105103101(sec-1)10-2100102104长支化线形()(Pa.s)·支化对剪切敏感性的影响2流变测定（1）熔体流动速率（MFR）（常用于塑料）（2）门尼粘度　（常用于橡胶）在一定温度和一定转子转速下，测定未硫化胶时转子转动的阻力。LP0DePD毛细管半径固定为D以不同流速挤出熔体测定压力（3）毛细管流变仪高压毛细管流变仪LDPE粘度曲线(4)混炼型流变仪PVC流变曲线图

5、加料峰(A点)，最小扭矩(B点)，塑化扭矩(C点)，平衡扭矩(D点)，热稳定时间(E点)不同温度对XLPE交联反应的影响粘度测量过程图德国哈克转矩流变仪不同配方共混料的粘度曲线3弹性表现在生产过程中,经常见到：制品表面无光泽、麻面或波纹，严重时出现裂纹，制品质量不合格，其原因是聚合物流动过程中产生的，我们称它为流动缺陷，这是工艺条件、制品设计、设备和原料选择不当等造成的。(1)管壁上的滑移高分子熔体在高剪切应力下,贴近管壁的一层液体会发生间断的流动,这种现象称为管壁上的滑移。其原因:有人提出熔体破坏的黏附滑移理论认为:在较低剪切速率下,熔体液层附着在管壁上

6、,U=0。但对于假塑性液体,粘度对剪切速率有较大的依赖性,剪切速率增大,下降，管壁附近剪切速率高,其粘度更低,更易流动。伴随流动出现“分级效应”,即低分子的级分聚集在管壁附近,可能出现熔体沿管壁滑移。滑移的结果导致能量下降,滑移停止。滑移和黏附的交替出现,时粘、时滑,结果造成不稳定流动。其结果对挤出过程来说会造成挤出物膨胀不均，挤出量不稳定以及几何形状相同的仪器测定的同一种样品的流变数据不尽相同的原因。滑移与聚合物种类、润滑剂和管壁有关。可通过调整工艺、配方和设备参数来减轻这种现象。(2)端末效应高分子流体从大管流到小管，也就是入口和出口入口效应:聚合

7、物流体在管道入口端因出现收敛流动，使压力降突然增大的现象称为入口效应。刚入口段Le=0.03～0.05Re×DRe为雷诺准数，D小管管径。在这段的压力降比计算值大，此段以后才会出现稳态流动。在料筒末端转角处，具有次级环形流动，即涡流。取决于聚合物的品种与入口角α，入口速度越大，α角越小，越容易产生涡流。入口模型：产生入口效应的原因：(a)速度重排:熔体在大小管内速度是不等的，为了调整速度要消耗一定的压力降。(b)弹性效应：熔体由大管流向小管，必须变形以适应新的流道。聚合物具有弹性，对变形具有抵抗能力，因此造成能量消耗，即消耗适当的应力降。以上两种原因使压力

8、降与计算式中的压力降不符，一般以加大长度的办法来调整压力降造成的能