聚合物流体的流变性概述.ppt

《聚合物流体的流变性概述.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。

1、2.1聚合物流体的流变性质9/3/20211.层流和湍流聚合物熔体，在成型过程中流动时，其雷诺准数一般小于10，分散体也不会大于2100，因此其流动均为层流。Re<2100层流Re>2100湍流Re=2100～4000过渡态（介于层流与湍流）低分子流体第一节聚合物流体的流动类型9/3/2021原因：粘度高，如低密度聚乙烯的熔体粘度约0.3×102～1×103Pa.s，而且流速较低，在加工过程中剪切速率一般不大于103s－1。但是在特殊场合，如经小浇口的熔体注射进大型腔，由于剪切应力过大等原因，会出现弹性湍流，熔体会发生破碎，破坏成型。注意9/3/202

2、1凡流体在输送通道中流动时，该流体在任何部位的流动状况保持恒定，不随时间而变化，即一切影响流体流动的因素都不随时间而改变，此种流动称为稳定流动。所谓稳定流动，并非是流体在各部位的速度以及物理状态都相同。而是指在任何一定部位，它们均不随时间而变化。2.稳定流动与不稳定流动正常操作的挤出机中，塑料熔体沿螺杆螺槽向前流动属稳定流动，因其流速、流量、压力和温度分布等参数均不随时间而变动。例如9/3/2021等温流动是指流体各处的温度保持不变情况下的流动。在等温流动情况下，流体与外界可以进行热量传递，但传入和输出的热量应保持相等。常常将熔体充模流动阶段当作等温流

3、动过程来处理，因为不会有过大的偏差，却可以使充模过程的流变分析大为简化。3.等温流动和非等温流动9/3/2021在聚合物加工的实际条件下，聚合物流体的流动一般均呈现非等温状态。一方面是由于成型工艺要求将流道各区域控制在不同的温度下；另一方面，是由于粘性流动过程中有生热和热效应。这些都使其在流道径向和轴向存在一定的温度差。例如塑料的注射成型，熔体在进入低温的模具后就开始冷却降温。9/3/2021当流体在流道内流动时、由于外力作用方式和流道几何形状的不同，流体内质点的速度分布具有不同特征：一维流动：流体内质点的速度只在一个方向上变化，即在流道截面上任何一点

4、的速度只需用一个垂直于流动方向的坐标表示。4.一维流动、二维流动和三维流动例如聚合物熔体在等截面圆管内作层状流动时，其速度分布仅是圆管半径的函数，是一种典型的一维流动。9/3/2021二维流动：流道截面上各点的速度需要两个垂直于流动方向的坐标表示。例如流体在矩形和椭圆型截面通道中流动时，其流速在通道的高度和宽度两个方向均发生变化，是典型的二维流动。三维流动：流体在截面变化的通道中流动，如锥形通道或收缩型管道，其质点速度不仅沿通道截面的纵横两个方向变化，而且也沿主流动方向变化。即流体的流速要用三个相互垂直的坐标表示，因而称为三维流动。二维流动和三维流动的

5、规律在数学处理上，比较一维流动要复杂很多。有的二维流动，如平行板狭缝通道和间隙很小的圆环通道中的流动，按一维流动作近似处理时不会有很大的误差。9/3/2021拉伸流动：质点速度沿着流动方向发生变化；剪切流动：质点速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化。5.拉伸流动和剪切流动按照流体内质点速度分布与流动方向关系，可将聚合物加工时的流体的流动分为两类：9/3/2021由边界的运动而产生的流动，如运转滚筒表面对流体的剪切摩擦而产生流动，即为拖曳流动。而边界固定，由外压力作用于流体而产生的流动，称为压力流动。剪切流动按其流动的边界条件可分为拖曳流动和压力流动聚

6、合物熔体注射成型时，在流道内的流动属于压力梯度引起的剪切流动。聚合物在挤出机螺槽中的流动为另一种剪切流动，即拖曳流动。例如9/3/2021聚合物流体在加工过程中受力的类型有三种：剪切应力、拉伸应力和静压力。在高分子材料成型过程中，聚合物的材料随受力性质与作用位置的不同而产生不同类型的应力、应变和应变速率。第二节聚合物流体的非牛顿剪切粘性对成型影响最大的是剪切应力,因为成型时液态聚合物在设备或模具中流动的压力降、所需功率以及制品质量等都要受到它的制约。其次是拉伸应力，经常与剪切应力同时出现，如用吹塑法或拉幅法生产薄膜，熔体在变截面导管中的流动以及单丝的生

7、产等。成型时液体静压力影响相对较小，可忽略不计，但对粘度有影响。9/3/2021例如：聚合物在简单的管和槽中的流动，由于压力的作用引起的流动，属于简单的一维压力流动，在流动中只受到剪切力的作用。聚合物加工时受到剪切力作用产生的流动称为剪切流动。为研究方便，可将层流流体视为一层层彼此相邻的液体在剪切应力τ作用下的相对滑移。9/3/20219/3/2021在一定温度下，施加于相距dr的液层上的剪切应力（单位为N/m2）,与层流间的剪切速率dυ/dr（又称速度梯度，单位为s-1）成正比，其表达式：式中η-比例常数，称为粘度，Pa·s层流可以用牛顿流体流动定律

8、来描述：9/3/2021加工过程中聚合物流变行为可用粘度η表征粘度：液层单位表面上所加的剪切力