聚合物熔体流变性PPT课件

1、2022-7-81 （1）剪切应力（）：AFy一基本概念1粘度的定义（2）剪切速率（）（3）粘度（）：第1页/共31页2022-7-822流动曲线定义就是剪切应力()与剪切速率()的关系曲线第2页/共31页2022-7-833牛顿流体 粘度不随剪切应力和剪切速率的大小而改变，始终保持常数的流体，称为为常数第3页/共31页2022-7-844非牛顿流体 不是常数 非牛顿流体的剪切应力和剪切速率之间不呈直线关系，通常采用“幂次定律”的经验方程来描述其流动行为。第4页/共31页2022-7-85 = K nK：常数；（非稠度）n：流动指数。非牛顿流体： 粘度随剪切应力和剪切速率的变化而改变的流体。第

2、5页/共31页2022-7-861粘度与时间无关（1）假塑性流体二非牛顿流体的类型粘度随剪切速率的增加而减小，即剪切变稀n1在聚合物熔体和浓溶液中罕见，在聚合物乳液、悬浮液中常见。第7页/共31页2022-7-88（3）宾汉流体又称塑性流体在剪切力小于某一临界值y 时不发生流动，而超过 y 后，则可像牛顿流体一样流动。呈现这种行为的物质有泥浆、牙膏和油脂等，涂料特别需要具有这种塑性。第8页/共31页2022-7-89（4）非宾汉流体(了解） 又称非塑性流体。同宾汉流体类似，但超过y 后，其流动不符合牛顿流体，即流动曲线是非线性的。第9页/共31页2022-7-8102粘度与时间有关的（1）触变

3、性流体 在恒定的剪切速率下（或剪切应力），流体的粘度随时间的增加而降低，这种流体称为触变性流体（或摇溶液体）。 冻胶是最常见的典型触变物质。第10页/共31页2022-7-811（2）震凝性流体 在恒定的剪切速率下（或剪切应力），流体的粘度随时间的增加而增加，这种流体称为震凝性流体（或摇凝液体），或反触变流体。 变稠与某种结构的形成有关。第11页/共31页2022-7-812三高聚物粘性流动的特点1高分子的流动是通过链段的位移运动来完成的 小分子的流动，可用简单模型描述。 低分子液体中存在许多与分子尺寸相当的空穴。 外力存在使分子沿作用力方向跃迁的几率比其他方向大。第12页/共31页2022-

4、7-813 温度升高，分子热运动能量增加，液体中的空穴也随着增加和膨胀，流动的阻力减小。液体的粘度与温度 T 之间有如下关系。RTEAe/E流动活化能，分子向穴跃迁时克服周围分子作用所需要的能量；粘度第13页/共31页2022-7-814 产生高分子大小的空穴是困难的；理论推算1000个-CH2-的E=2.1MJ/mol；比-C-C-键能(3.4kJ/mol)大。实测烃类同系物的E ，当C原子数大于20-30时与分子量无关。不同分子量高聚物的流动活化能与分子量无关。实验事实 分子量增大，E 增大，每增加一个-CH2-，E 大约增加约 2.1 kJ/mol第14页/共31页2022-7-815高

5、分子流动通过链段的相继跃迁来实现高分子的流动2高分子流动不符合牛顿流体流动规律 大多数聚合物的熔体和浓溶液属假塑性流体，其粘度随剪切速率的增加而减小。第15页/共31页2022-7-8163高分子流动时伴有高弹形变 低分子液体流动是完全不可逆的。 高聚物进行粘性流动时，伴随一定的高弹形变，这部分是可逆的。第16页/共31页2022-7-817高弹形变的恢复过程是一个松弛过程柔性、温度高弹形变与加工成型第17页/共31页2022-7-818四影响粘流温度的因素 聚合物从高弹态转变为粘流态时的温度称为粘流温度，用 Tf 表示。 在粘流温度以上，在外力作用下，聚合物不仅链段能够运动，而且整个分子链也

6、能发生相对移动，在宏观上表现为粘性流动，产生不可逆的流动形变。第18页/共31页2022-7-819 粘流温度是聚合物开始粘性流动的温度，是聚合物成型加工的下限温度。 聚合物的分解温度（Td）则是聚合物加工的上限温度。 粘流温度对于选择最佳加工条件是很重要的。第19页/共31页2022-7-8201高分子的柔性 分子链柔顺性好，内旋转的位垒低，流动单元小，流动所需要的空穴小，流动活化能也较低，可在较低的温度下即可发生粘性流动。分子链愈柔顺，粘流温度越低；分子链越刚性，粘流温度越高。第20页/共31页2022-7-8212高分子的极性 极性越大，分子间的相互作用也愈大，需要在较高的温度下以提高分

7、子运动的热能才能克服分子间的相互作用而产生粘性流动。极性聚合物的粘流温度比非极性聚合物高第21页/共31页2022-7-8223分子量 粘流温度是整个高分子链开始运动的温度分子量越大，粘流温度越高分子量越大，分子链越长，分子链相对滑动时的内摩擦力就越大。并且链段的热运动阻碍着整个分子链在外力作用下的定向运动。第22页/共31页2022-7-823 成型温度愈高愈不利。因此，在不影响制品基本性能要求的前提下，适当降低分子量是必要的。 由于高聚物分子量的多分散性，实际上非晶高聚物没有明晰的粘流温度，而往往是一个较宽的软化区域，在此温度区域内，均易于流动，可进行成型加工。第23页/共31页2022-

8、7-824五聚合物流动性的表征1熔体粘度(1) 表观粘度 聚合物熔体和浓溶液都属非牛顿牛体，其剪切应力对剪切速率作图得不到直线，即其粘度有剪切速率依赖性。第24页/共31页2022-7-825 用 / 定义的粘度不是常数，引入表观粘度的概念a，定义：1naKa第25页/共31页2022-7-826(2) 零切粘度 低剪切速率下，非牛顿流体表现出牛顿流体的特性，由 对 曲线的起始斜率可得到牛顿粘度。 定义剪切速率趋于零时的粘度为零切速率粘度，简称零切粘度： 000limlima第26页/共31页2022-7-827(3) 无穷剪切粘度0limlima定义剪切速率趋于无穷大时的粘度为无穷剪切粘度对于假塑性流体：0 a 第27页/共31页2022-7-8282熔融指数 在一定温度下，熔融状态的高聚物在一定负荷下，十分钟内从规定直径和长度的标准毛细管中流出的重量（克数）。熔融指数越大，则流动性越好，熔融指数的单位为克。（没有明确的物理意义，但可作为流动性好坏的指标）第28页/共31页2022-7-829课堂讨论课堂讨论第29页/共31页2022-7-830 1什么叫剪切应力、剪切速率和粘度？ 2什么是牛顿流体？什么是非牛顿流体？ 3高聚物的流动有什么特