材料物理性能7 聚合物流变.ppt

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1、Viscousflow(Rheology)内容聚合物流体的流动类型高聚物流动性的表征影响流动性(a)的因素影响粘流温度(Tf)的因素基本概念1当高聚物熔体和溶液(简称流体)在受外力作用时,既表现粘性流动,又表现出弹性形变,因此称为高聚物流体的流变性或流变行为流变学是研究物质流动和变形的一门科学,涉及自然界各种流动和变形过程。高聚物流变学(rheologyofpolymers)研究的主要对象包括高聚物固体和流体,本节主要以后者为对象,着得讨论聚合物熔体的流动行为,介绍聚合物流变学的基本观点和结论。----聚合物流

2、变学基础2一、聚合物的流动态线形聚合物在某一温度范围内,尚未发生化学分解,而链运动已足够强烈以致能实现分子间明显的相对位移,聚合物熔融达到能流动的状态。不存在粘流态的情况1)、Td

3、0聚氯乙烯165-190尼龙66250-270聚苯乙烯~170聚甲醛170-1904二、流动机理低分子物质:分子通过分子间的孔穴相继向某一方向移动(外力作用方向),形成液体宏观流动现象高分子的流动:(不是简单的整条分子链的跃迁)是通过链段的相继跃迁来实现,即通过链段的逐步位移完成整条大分子链的位移形象地说,这种流动类似于蚯蚓的蠕动这模型并不需在高聚物熔体中产生整个分子链那样大小的孔穴,而只要如链段大小的孔穴就可以了。这里的链段也称流动单元,尺寸大小约含几十个主链原子5高分子的流动不是简单的整个分子的迁移,而是各个

4、链段分段运动的总结果,在外力作用下,高分子链不可避免的要顺外力的方向有所伸展,即高聚物进行粘性流动的同时伴随着一定量的高弹形变,外力消失后高分子链又要蜷曲,形变要恢复一部分.高弹形变:由链段运动产生的不可逆形变:整条大分子链质心移动产生的。除去外力不能回复。为什么?三、聚合物粘性流动时的形变Conclution:聚合物的流动伴有高弹形变(Why)6高弹形变的回复过程也是一个松弛过程这个特点在加工时必须考虑.链的柔顺性:好,则回复快温度:越高,则回复越快7薄部分:散热快,冷却快,链段运动很快冻结,高弹形变恢复的少.

5、厚部分:散热慢,冷却慢,链段有充分的时间进行调整,高弹形变恢复的多.①挤出成型时:型材的截面实际尺寸要比模口来的大.原因:膨胀现象是由高弹形变引起②要考虑产品的厚薄部分会对性能有什么影响8所以,制件厚薄两部分的内在结构很不一致,在它们的交界处存在着很大的内应力,易引起制品的变形或开裂对制品进行热处理,消除弹性形变9§6-2.流体的类型-聚合物的流变性一.牛顿流体:低分子流体在流动时流速越大,流动阻力越大,切应力与切变速率成正比.10dyxydx+dFF粘度是流体内部反抗这种流动的内摩擦阻力,与分子间的缠绕

6、程度和分子间的相互作用有关.单位:N·m/S2,Pa·s图111二.非牛顿流体: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.切变速率DNSiBPB切变速率各类流体的流动曲线y图2各类流体的粘度与切变速率的关系图312N-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131.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.例如:牙膏,涂料和泥浆.2.假塑性流体:粘度随着剪切速率的增加而变小,切力

7、变稀(流动性变好)—:例如大多数的聚合物熔体.143.膨胀性流体:随着剪切速率的增加,粘度变大,切力变稠.例如:分散体系,聚合物悬浮体系,胶乳等.P202.9-4流凝体:维持恒定的切变速率,粘度随着时间的增加而增大的流体叫.饱和聚酯等触变体:维持恒定的切变速率,粘度随着时间的增加而减小的流体叫.油漆等15真正的聚合物流体的流动遵从的规律:遵循幂律定律16绝大多数实际的聚合物的流动行为遵从普适流动曲线.图4聚合物普适流动曲线斜率=1第一牛顿区第二牛顿区斜率=1假塑区㏒㏒∞017高分子熔体的流动曲

8、线形状的解释:分子缠结理论分子量超过MC后,链间可能因为缠结或者范德华力作用形成链间物理交联点,并在分子热运动的作用下,处在不断解体与重建的动态平衡中结果使整个熔体具有瞬变的交联空间网状结构.称为拟网状结构.181.在足够小的切变速率下,大分子处于高度缠结的拟网状结构,流动阻力很大,此时缠结结构的破坏速度等于生成速度,故粘度保持恒定最高值,表现为牛顿流体的流动行为;2.当

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