聚合物的流变性14122

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1、第9章聚合物的流变性化工与材料学院：徐德增2008、11第9章聚合物的流变性原料流动成型产品热塑性高聚物加工流程加热塑化冷却固化1、温度在300℃以下进入粘流态。2、高聚物流变学是流变学的分支流变学(Rheoloy)是研究物质流动和形变的科学。3、流变学是一门重要的科学，用于地质、化工、石油、食品、医学等领域。9.1牛顿流体和非牛顿流体1、高分子流动是通过链段的位移运动来完成的高分子流动不是简单的整个分子的迁移，而是通过链段的相继跃迁实现的。穴空9.1牛顿流体和非牛顿流体链运动的阻力式中：粘度（Pa/s)粘流活化能(kJ/mol)(6-89

2、)(6-90)n20-30活化能与碳链原子数关系9.1牛顿流体和非牛顿流体2、高分子流体不符合牛顿流体的流动规律牛顿流体公式：式中：剪切应力（Pa)剪切速率（S-1）例：水、低分子液体凡是不符合牛顿流体公式的流体统称为非牛顿流体9.1牛顿流体和非牛顿流体各种流体的流动曲线牛顿性流体假塑性流体膨胀性流体宾汉性流体各种流体表观粘度与剪切速率的关系宾汉性流体牛顿性流体膨胀性流体假塑性流体考虑描述流体的本构方程9.1牛顿流体和非牛顿流体*幂律公式（假塑性流体和膨胀性流体）n：表征偏离牛顿流动的程度的指数，非牛顿指数n＜1假塑性流体淀粉汤n＞1膨胀性

3、流体芝麻酱≥*宾汉性流体（Bingham)σy：屈服应力牙膏、涂料、泥浆9.1牛顿流体和非牛顿流体粘度与时间相关的流体在恒定剪切速率下,粘度随时间增加而下降的流体称为触变(摇溶)体在恒定剪切速率下,粘度随时间增加而增加的流体称为摇凝液体原因是由于形成或破坏某种结构的关系.9.1牛顿流体和非牛顿流体在外力作用下，高分子链不可避免要顺外力方向有所伸展，即高聚物在粘性流动的同时伴有一定量的高弹形变，外力消失后，高分子链又会蜷曲起来，因此整个形变要恢复一部分。3、高分子流动时伴有高弹形变9.1牛顿流体和非牛顿流体高弹形变现象孔口胀大d/D：孔口胀大

4、比T温度升高V速度升高增加增加9.2聚合物熔体的切粘度1、剪切粘度高聚物熔体均为非牛顿流体，粘度有剪切速率依赖性。除了牛顿粘度以外，还定义了几种粘度。(1)零切粘度在低剪切速率下，非牛顿流体可以表现牛顿性，因此由σs对γ曲线的初试斜率可以得到牛顿粘度，称为零切速率粘度（零切粘度），η0，即剪切速率等于零时的粘度。9.2聚合物熔体的切粘度(2)表观粘度表观粘度并非完全反映高聚物不可逆形变的难易程度，但作为流动性好坏的一个指标是实用的，表观粘度大，流动性好。9.2聚合物熔体的切粘度(3)稠度从对关系曲线确定9.2聚合物熔体的切粘度剪切速率以正弦

5、函数变化得到复数粘度：式中：ω为振动角频率。绝对复数粘度为：动态粘度(损耗)虚数粘度(储能)9.2聚合物熔体的切粘度2、拉伸粘度液体流动产生纵向的速度梯度场，其速度方向与流动方向一致，称为拉伸流动。定义拉伸应力与拉伸应变速率比值为拉伸粘度牛顿流体时或，对非牛顿流体拉伸应为速率很小时（6-101）才成立9.2聚合物熔体的切粘度3、熔融指数在一定温度下，熔融状态的高聚物在一定负荷下，十分钟内从规定直径和长度的毛细管中流出的重量（克数）称为熔融指数。熔融指数实际测定的是给定剪切速率下的流度（即粘度的倒数）一般仪器的载荷为2.16公斤,从毛细管直径

6、计算,剪切应力为200KPa,剪切速率约为10-2—10秒-1范围,因此它反映的是低剪切速率区的流度.9.2聚合物熔体的切粘度加热系统被测原料柱塞放大毛细管挤出粘度计设备图毛细管9.2聚合物熔体的切粘度1、毛细管挤出粘度计：测量条件很接近于挤出加工成型条件。剪切应力为：以牛顿流体为基础，流动平衡时有：LrσΔPR9.2聚合物熔体的切粘度管壁处的剪切应力为：当r=R时对牛顿流体：在r处的流速r=R时u=o9.2聚合物熔体的切粘度体积流速：管壁处的剪切速率：9.2聚合物熔体的切粘度（1）牛顿流体的改正非牛顿指数非牛顿指数表观数度9.2聚合物熔体

7、的切粘度（2）入口改正ΔPL/R高剪切速率低剪切速率B′1、作图找到B′2、代入（6-112）求σsw3、求出表观粘度4、孔口胀大可估算弹性5、L/D大于40可以不作效正9.2聚合物熔体的切粘度2、同轴圆筒流变仪LR1R2M9.2聚合物熔体的切粘度在r处圆柱面上的牛顿液体受到的剪切力转距为：即：积分后效正得粘度计算公式：9.2聚合物熔体的切粘度牛顿流体的剪切速率非牛顿流体9.2聚合物熔体的切粘度3、锥板粘度仪FαRMh9.2聚合物熔体的切粘度剪切速率剪切应力流体粘度9.2聚合物熔体的切粘度4、落球粘计2r由浮力与重力加速度平衡得经验方程：最

8、大剪切速率（<10-2/秒）9.2聚合物熔体的切粘度5、工业用的粘度计Ford杯：底部有小孔的容器，测定流出时间。HöPPler粘度计：倾钭管中液体中圆球落动速度。Cochius