第九章 聚合物的流变性ppt课件.ppt

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1、高分子物理(PolymerPhysics)第九章聚合物的流变性PolymerRheology引言Rheologyis“thestudyoftheflowanddeformationofallformsofmatter.”Rheology?="thescienceofflow"E.C.Bingham,M.ReinerApril,29,1929“EverythingFlows”(万物皆流)----Heraclitus(赫拉克利特,希腊哲学家)引言引言ExamplesforApplicationsofRheologyPlasticsRubberFiberFoodstu

2、ffPersonalcareproductsCosmetics(化妆品)CementRockMedicinesBlood(Hemorheology)muscleindustrialcoatingsPaintsAdhesivesInksSolderpastes(焊锡)旨在研究血液及其组分的流动和变形特性，以及这种特性对循环功能，乃至全身功能和代谢影响的科学;血液的粘弹性、触变性、红细胞的变形性和聚集性以及血小板的粘附和聚集性等等，对于循环功能，尤其是微循环，有着十分重要的作用;心脑血管疾病.引言Hemorheology(血液流变学)引言法林效应(F-L效应)193

3、1年，Fahraeus和Lindqvist发现，血液粘度随血管半径的减小而降低;微血管范围内，血管越细，血液粘度越低，这有利于血液顺利通过微血管。引言FoodRheology（食品流变学）引言GeologicalRheology（地质流变学）矿产的形成规律工程建设选址自然灾害的防止如山体滑坡、地震、泥石流的预防等引言PolymerRheologySolutionMoltenPolymersSolutionSuspensionsEmulsionPolymerSynthesisProcessingPlasticsRubberCompositesApplication

4、s引言引言高分子液体高分子溶液高分子熔体高分子材料熔融后（T大于粘流温度Tf或熔点Tm）的凝聚状态本章中多指高分子浓溶液高分子熔体和溶液具有流变性，是高分子材料可以加工成型不同形状制品的依据。9.1牛顿流体和非牛顿流体剪切应变速率等于速度梯度9.1牛顿流体和非牛顿流体三种理想状态(1)Idealelasticsolid服从虎克定律(2)Idealviscousliquid服从牛顿定律(3)宾汉流体BinghamliquidIdealelasticsolidIdealviscousliquidBinghamliquid三种理想状态聚合物的流变性高聚物的流动行为是高

5、聚物分子运动的表现，反映了高聚物的组成、结构、分子量及其分布等结构特点。对高聚物熔体和溶液体系的流变性能分析，必须既考虑其粘性流动（不可逆形变），也必须考虑其弹性变形（可逆形变）；同时还需考虑高聚物链结构的不均一性（如分子量分布和支化），分散体系的不均匀性（如颗粒大小、填料的不均一性）；高聚物在加工过程中有化学降解和热氧降解等等；以及形变的不均匀性、温度的不均匀性等等。——是一个十分复杂的体系（3）熔体流动时伴随高弹形变：因为在外力作用下，高分子链沿外力方向发生伸展，当外力消失后，分子链又由伸展变为卷曲，使形变部分恢复，表现出弹性行为（1）粘度大，流动性差:这是

6、因为高分子链的流动是通过链段的相继位移来实现分子链的整体迁移，类似蚯蚓的蠕动聚合物的流变特点（2）不符合牛顿流动规律：在流动过程中粘度随切变速率的增加而下降（剪切变稀）非牛顿流体N：牛顿流体D：切力增稠流体S：切力变稀流体（假塑性流体）iB：理想宾汉流体pB：假塑性宾汉流体非牛顿流体N：牛顿流体D：切力增稠流体S：切力变稀流体（假塑性流体）iB：理想宾汉流体pB：假塑性宾汉流体表观剪切粘度流凝体:维持恒定的切变速率,粘度随着时间的增加而增大的流体.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.油漆等非牛顿流体聚合物流体的流动都遵循幂律定律

7、n=1,n与1相差越大，偏离牛顿流体的程度越强n>1,n<1,牛顿流体剪切增稠流体假塑性流体非牛顿流体表观剪切粘度n=1,n>1,n<1,牛顿流体膨胀性流体假塑性流体非牛顿流体聚合物流体的非牛顿性绝大多数聚合物的流动行为遵从普适流动曲线.聚合物的缠结聚合物溶液浓度与粘度的关系高分子分子量与比粘度的关系聚合物的缠结聚合物溶液浓度增高，结构的变化聚合物的缠结高分子链的缠结是高聚物凝聚态的重要特征之一。缠结是指高分子链之间形成物理交联点，构成网络结构,使分子链的运动受到周围分子的羁绊和限制。聚合物的缠结高分子熔体的流动曲线形状的解释:分子缠结理论1.在足够小的切变速率

8、下,大分子处于高度缠结的