高分子材料加工流变学现状分析作业PPT学习教案

1、会计学1高分子材料加工流变学现状分析作业高分子材料加工流变学现状分析作业聚合物流变学（polymer rheology）电流变学 （electro rheology)磁流变学 (megnetrheology)光流变学 (opiticalrheology)化学流变学 (chemrheology) .流变学 绪论第1页/共91页第2页/共91页意义。例如：通过控制冷却水温及其与喷丝孔之间的距离，可解决聚丙烯单丝的不圆度问题；研究顺丁橡胶的流动性，发现它对温度比较敏感，故需严格地控制加工温度。n第3页/共91页第4页/共91页拉伸应力：使物体按一定方向拉伸而伸长的力。第5页/共91页第6页/共91页

2、第7页/共91页第8页/共91页第9页/共91页第10页/共91页流动类型流动类型 流动规律流动规律 符合的流体符合的流体备注备注 牛顿流体牛顿流体 PCPC和和PVDCPVDC接近接近 低分子多为此类低分子多为此类 ( ( 为常数为常数) ) 宾哈流体宾哈流体 凝胶糊、良溶剂的凝胶糊、良溶剂的浓溶液浓溶液 在剪切力增在剪切力增大到一定值后才能大到一定值后才能流动。流动。 ( ( y y和和 为为常数常数) ) 假塑性流体假塑性流体 大多数聚合物熔体、大多数聚合物熔体、溶液、糊溶液、糊 剪切增加，剪切增加，粘度下降。原因为分粘度下降。原因为分子子“解缠解缠” n1 n1 n1 第11页/共91

3、页第12页/共91页成型方法剪切速率/S1成型方法剪切速率/S1压缩模塑110注射模塑103105混炼与压延10102涂层102103挤出102103浇铸与蘸浸10第13页/共91页TRTTTE：T000lnln恒恒定定剪剪切切速速率率TRTTTE：T000lnln衡衡定定剪剪切切应应力力第14页/共91页聚合物剪切速率/S1活化能/(KJ/mol)POM(190）10110226.428.5PE(MI2.1,150) 10210328.934.3PP(250)10110241.860.1PS(190)10110292.196.3PMMA(190)101102159167PC(250)1011

4、02167188NBR10122.6NR1011.1第15页/共91页gggTTTTT6 .5144.17lglg（二）压力对粘度的影响（二）压力对粘度的影响 压力增加，粘度增加，相当于温度下降压力增加，粘度增加，相当于温度下降。增加的量可用等效换算因子（T/P）来计算，一般聚合物熔体的换算因子为0.30.9/MPa.或用下式计算： apap = =pe eb (PP0) b为常数约为0.207(Pa-1)第16页/共91页第17页/共91页第18页/共91页第19页/共91页第20页/共91页剪切弹性模量剪切弹性模量 G=G=/ /R R 拉伸弹性模量拉伸弹性模量 E=E=/ /R R大多数

5、高分子流体属非牛顿流体，流动时既有粘性变形又有弹性变形。第21页/共91页第22页/共91页第23页/共91页 通过这一节的学习，主要要明确聚合物的熔体粘度主要与剪切应力和剪切速率大小、温度高低、压力有关。当然也与聚合物本身性能有关如分子结构、分子量大小等有关。树脂粘度的高低，直接影响熔体的流动性，熔体的流动性是衡量树脂加工难易程度的尺度 第24页/共91页第25页/共91页第26页/共91页2 2L Lr rP P假设：聚合物流体（熔体或分散体）在圆管内作压力流动、层假设：聚合物流体（熔体或分散体）在圆管内作压力流动、层流，且在等温条件下稳态流动。流，且在等温条件下稳态流动。第27页/共91

6、页mk 11112mmmrRrmRKLPkvnm12RQvammaLpmRkv 231第28页/共91页n n 大于大于1 1为膨胀型流体；为膨胀型流体； n=n=无穷无穷为极限情况。为极限情况。第29页/共91页mLpRmRkQ233mLmRkRPmQ213ln)ln(lnln3mLprk233mRQ第30页/共91页3)3(RQmW43mkka第31页/共91页4 43 3mma a第32页/共91页 11mRrk1 1m mR R2L2Lp pU U1 1m mm mr rmmRk 2 2L Lp pR RQ Q3343mkkammaLPmRku 211第33页/共91页m m1 13

7、3m mk kR R3 3m mp pQL2第34页/共91页1 1m m1 1m mm my yy y2 2h h1 1m m1 1L Lp pk ku u 2 2m m2 2h hL Lp pk kw wQ Q2 2m m2 2m mm m2第35页/共91页1 1m m1 1m m0 0m m0 0y y2 2R RR R1 1m m1 1L Lp pk ku u2 2m m2 2R RR RL Lp pR RR Rk kQ Q2 2m m2 2m mi i0 0m mi i0 02第36页/共91页（聚合物的结晶和取向）第37页/共91页第38页/共91页第39页/共91页制品力学性能

8、提高，耐热性制品力学性能提高，耐热性理想。理想。第40页/共91页第41页/共91页难。难。严重时严重时，因早期形成过，因早期形成过多结晶而改变熔体流变性质，多结晶而改变熔体流变性质，表现出膨胀性流体的剪切增表现出膨胀性流体的剪切增稠现象。稠现象。第42页/共91页第43页/共91页能使其在内应力作用下的小能使其在内应力作用下的小区域加速结晶。区域加速结晶。第44页/共91页第45页/共91页第46页/共91页第47页/共91页第48页/共91页第49页/共91页第50页/共91页第51页/共91页第52页/共91页返回1返回2返回3第53页/共91页第54页/共91页第55页/共91页第56

9、页/共91页第57页/共91页第58页/共91页第59页/共91页第60页/共91页第61页/共91页第62页/共91页第63页/共91页第64页/共91页第65页/共91页聚合物聚合物产品产品形式形式TgTgTmTm拉伸温度拉伸温度热定型温热定型温度度PETPET薄膜薄膜6767（非晶）（非晶）27627678788080180180230230纤维纤维8181（结晶）（结晶）80809090IPPIPP薄膜薄膜3535165165180180120120150150150150纤维纤维PSPS薄膜薄膜100100105105155155HDPEHDPE纤维纤维808013613690901

10、15115PA-6PA-6纤维纤维4545228228室温室温150150100100180180PA66PA66纤维纤维4545264264室温室温100100190190PANPAN纤维纤维90908080120120110110140140第66页/共91页第67页/共91页第68页/共91页第69页/共91页第70页/共91页第71页/共91页第72页/共91页（2）结晶与取向的性能关系）结晶与取向的性能关系第73页/共91页第74页/共91页第75页/共91页第76页/共91页想象一个放置在固定面上的类似橡胶状材料的立方体H第77页/共91页剪切应变变形在上端面施加一个力，该力就产生一个形变Force, F第78页/共91页剪切应变变形在上端面施加一个力，该力就产生一个形变Force, F第79页/共91页剪切应变变形在上端面施加一个力，该力就产生一个形变Force, F第80页/共91页剪切应变变形在上端面施加一个力，该力就产生一个形变Force, Fdu（剪切应变）（剪切应变）Shear Strain = du / hh第81页/共91页应变 = 位移 间隙第82页/共91页 力 = N 面积 m21 N/m2 = 1 Pa第83页/共91页Force, Fh粘性流动第84页/共91页Force, Fh粘性流动C