高分子材料加工流变学模板教案资料.ppt

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1、高分子材料加工流变学模板第一节高分子流体的剪切流动层流模型第一节高分子流体的剪切流动层流模型第一节高分子流体的剪切流动层流模型第一节高分子流体的剪切流动几个概念1.剪应力：τ=F/S2.剪切应变（速度梯度）：γ=ΔV/ΔY或γ=dv/dy3.粘性、内摩擦力、黏性摩擦力第一节高分子流体的剪切流动流体的种类区分方法：以τ对γ作图，看曲线的形状牛顿流体非牛顿流体和时间无关的流体：假塑性流体；胀塑性流体；宾汉流体和时间有关的流体：触变性流体；流凝性流体牛顿流体特点如右图所示，剪切应力对剪切应变作图为通过原点的直线。定量关系F=ηSΔV/ΔYF/S=ηΔV/ΔYτ=η

2、γη：黏滞系数或动力黏度，简称为黏度牛顿流体关于黏度的讨论1）物理意义：促使流体产生单位速度梯度的剪切力2）黏度的影响因素流体本身的性质：如流体的结构、组成等温度：温度上升导致黏度下降压力：压力增加导致黏度增加牛顿流体牛顿流体举例四、非牛顿液体的流动根据流体的流变方程式或流变曲线图，可将非牛顿型流体分类有屈服应力非牛顿型流体粘性流体粘弹性流体与时间无关与时间有关无屈服应力假塑性流体涨塑性流体—宾汉塑性流体触变性流体流凝性流体（一）与时间无关的流体τ对γ关系曲线或是通过原点的曲线，或是不通过原点的直线对与时间无关的黏性流体来说，黏度一词便失去意义。但是，这些关

3、系曲线在任一特定点上也有一定的斜率，故与时间无关的黏性流体在指定的剪切速率下，有一个相应的表观黏度ηa值，即（1）假塑性流体特点：流体的表观黏度随剪切速率的增大而减小，剪切应力对剪切应变作图为向下弯曲的曲线，如图所示假塑性流体（1）假塑性流体数学描述1-指数定律（幂律定律）剪切应力非牛顿指数，偏移牛顿流体的程度，n<1剪切应变流体稠度（1）假塑性流体数学描述2-指数定律（幂律定律）（1）假塑性流体假塑性流体的粘度牛顿流体流动方程（1）假塑性流体假塑性流体的流变行为的分子机理熔体1.缠结与解缠结2.解缠结后在流动方向上的取向溶液高分子材料浓溶液在剪切流动中，分

4、子线团所包围的小分子被挤出，其直径减小（1）假塑性流体假塑性流体举例高分子溶液或熔融体油脂淀粉悬浮液蛋黄浆油漆（1）假塑性流体应用塑料加工中，在不增加温度的情况下，适当提高螺杆转塑，可降低高分子熔体的剪切黏度，从而提高熔体的流动性。（2）涨塑性（膨胀性）流体特点流体的表观黏度随剪切速率的增大而增加，剪切应力对剪切应变作图为一向上弯的曲线，如图中曲线d所示。剪切应力剪切应变（2）涨塑性（膨胀性）流体涨塑性流体的数学描述-指数定律（2）涨塑性（膨胀性）流体涨塑性流体流变行为的解释（2）涨塑性（膨胀性）流体涨塑性流体流变行为的解释（2）涨塑性（膨胀性）流体涨塑性流

5、体举例高固含量的悬浮液胶乳聚合物熔体-填料体系油漆-颜料体系（3）宾汉流体特点以剪切应力对剪切应变作图，为不通过原点的直线或曲线，即存在剪切屈服应力。如右图所示。剪切应力剪切应变（3）宾汉流体数学描述屈服应力刚性系数剪切应力剪切应变（3）宾汉流体宾汉流体流变行为解释液体在静止时内部有一些结构，当外加应力超过临界剪切应力τy时，这种结构完全崩溃，这时流体开始流动。（3）宾汉流体宾汉流体举例泥浆牙膏油漆沥青（二）与时间有关的流体特点：在一定剪切速率下，非牛顿型流体表观黏度随剪切力作用时间的延长而降低或升高的流体，则为与时间有关的黏性流体。类型摇溶性流体震凝性流体

6、（1）摇溶性（触变性）流体特点：表观黏度随剪切力作用时间的延长而降低解释：在持续剪切过程中，有某种结构的破坏，使黏度随时间减少举例：高分子化合物溶液、某些流质食品和油漆（2）流凝性（震凝性）流体特点：流体的表观黏度随剪切力作用时间的延长而增加解释：剪切过程中伴随着某种结构的形成举例：某些溶胶和石膏悬浮液第二节高分子材料的拉伸流动高分子材料流动的方式1.剪切流动如高分子材料熔体在加工设备或口模中的流动2.拉伸流动如双向拉伸薄膜、纤维、单丝及吹塑薄膜等产品在生产加工中的拉伸一、拉伸流动与拉伸黏度特点：流体流动的速度梯度方向与流动方向相平行，即产生了纵向的速度梯度

7、场，此时流动速度沿流动方向而改变一、拉伸流动与拉伸黏度拉伸流动举例1.塑料熔体在口模中的收敛流动或发散流动即：模具流道存在压缩比一、拉伸流动与拉伸黏度拉伸流动举例2.高分子材料加工中的拉伸例：头盔的生产；管材的生产；容器的生产一、拉伸流动与拉伸黏度拉伸流动的分类1.单轴拉伸——沿一个方向的拉伸过程例：单丝的生产、纤维的拉伸2.双轴拉伸——沿两个方向的拉伸过程例：吹塑薄膜的生产；双向拉伸薄膜的生产一、拉伸流动与拉伸黏度拉伸流动的数学描述1.牛顿流体λ=σ/εσ=λελ：拉伸黏度σ：拉伸应力ε：拉伸应变一、拉伸流动与拉伸黏度拉伸流动的数学描述2.非牛顿流体低拉伸

8、速率时，高分子材料熔体的拉伸流动行为符合牛顿流体的拉