高分子物理-高聚物的粘性流动（粘流态） PPT

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1、高聚物的粘性流动（粘流态）当温度高于非晶聚合物的Tf或晶态聚合物的Tm时，聚合物变为可流动的粘流态或称熔融态。形变随时间发展，且不可逆。热塑性聚合物的加工成型大多是利用其熔体的流动性能。这种流动态也是高分子溶液的主要加工状态。聚合物的流动变形形成各种聚集态影响最终的性能成型制品高聚物流变学当高聚物熔体和溶液（简称流体）在受外力作用时，既表现黏性流动，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。高聚物的流动温度非晶聚合物：Tf

2、T流4000产生横向速度梯度的流动（如图）牛顿流体与非牛顿流体（2）、拉伸流动—产生纵向速度梯度场的流动（3）、压力下体积缩小的流动聚合物熔体的流动是剪切、拉伸、压缩流动的综合合。因此成型加工有很强的经验性。剪切条件下的

3、流动研究得多，成熟。2、流体的类型剪切流动牛顿流体非牛顿流体塑性流体假塑性流体膨胀性流体与时间无关。只要维持恒定的σs和γ，其粘度不随时间而变化。.依时性流体二、牛顿流体液体在层流的情况下，层与层间产生摩擦，片层受到剪切作用、层间有速度梯度，欲维持一定的速度梯度需要一定的切应力。牛顿流体的切应力σs正比于速度梯度dv/ds，其比例系数η称为切粘度，它是粘滞阻力大小的量度。牛顿流体流动定律为η是单位速度梯度时，单位面积上所受到的剪切应力，它是液体内部反抗这种流动的内摩擦力。1/η也称为流动度。凡符合

4、牛顿运动定律的流体称为牛顿流体。如甘油、H2O等小分子液体的流动高分子稀溶液的流动。σsγ。牛顿流体的流动曲线η是常数，与σs或γ无关，它仅与流体的分子结构和T有关。。三、非牛顿流体凡不符合牛顿定律的流体就是非牛顿流体。高分子熔体和高分子浓溶液属于非牛顿流体，恒温流动时，它们的η随σs或γ的大小改变。。σsσy0γ123牛顿流体。1-塑性流体2-假塑性流体3-膨胀性流体1、塑性流体（动）施加应力时不流动，当产生牛顿流动σsσy0γ塑性流体牛顿流体。屈服应力塑性流体又称为宾汉流体如：牙膏就属于塑性流

5、体σs～γ曲线通过原点，不是直线，向下弯曲，即在很小的σs就开始流动。曲线的斜率（切粘度）随γ↑而↓，即“切力变稀”有利于成型加工，曲线上每点的粘度都是变化的，即粘度不为常数。。。2、假塑性流体σsσy0γ假塑性流体牛顿流体。绝大多数聚合物的熔体都属于此类流体。为什么出现切力变稀？σs～γ曲线通过原点向上弯曲，曲线的斜率（切粘度）随γ↑而↑（切力增稠），加工困难。3、膨胀性流体σs0γ膨胀性流体牛顿流体。高聚物的悬浮液，胶乳或高聚物-填充体系的流动常表现为膨胀性流动n=1，牛顿流体；n<1，假塑性

6、流体；n>1，膨胀性流体。。非牛顿流体的σs～γ不是直线关系为了描述其非牛顿性，常用幂律公式表示：k为稠度系数。n为非牛顿指数，或流动指数，表示该流体偏离牛顿流体行为的程度。n偏离1的程度越大，表示该流体偏离牛顿流体行为的程度越大。高聚物的粘性流动的特点一、高分子流动是通过链段的位移运动来完成的小分子流体的流动—分子跃迁流体粘度与T的关系：表示流动阻力的大小，随温度的增加而减小分子向孔穴的跃迁与分子从液面向空间飞出相似，故，流动活化能与蒸发热有下列关系是蒸发热，对于烃类化合物来说，随分子量增大而增

7、大。大约每增加一个-CH2-，增加8.4kJ/mol如果照办低分子流动孔穴理论，那么按照低分子流动活化能变化规律推算，一个含1000个-CH2-的长链分子，△Eη=2.1MJ/mol。而C-C键能只有334.6KJ/mol，这就是说高分子在流动发生之前早已破坏了。很明显，低分子流动孔穴理论并不适合用于大分子的流动。这说明，在大分子的流动并不是简单的整个分子的迁移测定一系列烃类同系物的流动活化能，可以发现，流动活化能会在碳原子数达到一定值后不再随之增加△Eη0ncnc=20-30碳链中碳原子数n测定

8、不同分子量的聚合物的△Eη也发现与分子量无关。由上述可知：1、△Eη是聚合物的一个常数；2、△Eη是链段运动的活化能；3、△Eη的大小与链段长度有关；4、△Eη的大小反映了粘度对温度的敏感性实验事实说明高分子的流动不是简单的整个分子迁移，而是通过链段的相继跃迁来实现的。这一流动模型说明，在聚合物熔体中只要存在如链段大小的孔穴就可以了。补充内容的测定流动活化能与分子量无关，因此对于某一特定聚合物来说，是一个常数。测定不同温度下聚合物熔体的粘度，以作图所得直线斜率计算出二、高分子流动时