动态黏弹流变行为在高分子中的应用.docx

《动态黏弹流变行为在高分子中的应用.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、动态黏弹流变行为在高分子中的应用流变学(Rheology)是研究材料变形与流动的科学，聚合物流变学系研究聚合物及其熔体的变形和流动特性的科学，由于聚合物的特殊性，随其分子结构分子量的不同，以及所处温度的不同，可以是流体或固体，它们的流动和变形的规律各不相同，表现出独特的粘弹性能。黏弹性分为稳态黏弹性和动态黏弹性，材料的动态黏弹性指的是在交变的应力（或应变）作用下，材料表现出的力学响应规律。其研究的意义在于：（1）动态测量时，可以同时获得有关材料黏性行为及弹性行为的信息，即同时研究黏、弹性；（2）容易实现在很宽频率范围内的测量，按时温等效原理，即容易了解很宽温度范围内材料的

2、性质；（3）动态黏弹性与材料的稳态黏弹性之间有一定的对应关系，通过测量可以沟通两类材料性质间的联系。黏弹性的动态测试一般是采用旋转流变仪对周期应力或应变下的振荡剪切流进行研究。该方法又可以分为小振幅振荡剪切(CSAOS)法和大振幅振荡剪切(LAOS)法，分别研究材料的线性黏弹性行为和非线性黏弹性行为。由于高分子材料的黏弹流变行为对形态结构的变化十分敏感，流变学还可以用来研究高分子材料的分子量、分子量分布、结晶及多相多组分高分子体系的形态结构等。在加工方面，对于原料检验、加工工艺设计和预测产品性能也有重要的作用，例如通过测量高分子材料不同时间尺度分子链的响应，可以表征高分子

3、材料的分子量和分子量分布，能快速、简便、有效地进行原材料、中间产品和最终产品的质量检测和质量控制。下面以动态黏弹流变行为对分析聚合物体系形态结构的作用为例：参考自文献《聚丙烯/乙烯-1-辛烯共聚物熔体动态共混过程中的相形态演变与性能研究》图5-6是iPP、PEOc及不同组分iPP/PEOc共混物复数粘度随频率扫描的曲线，频率范围0.01Hz—100Hz，温度200oC。无论纯聚合物还是共混物的复数粘度η*都随频率的增加而减小，因为频率越高，平行板旋转的周期越短，运动速度就越快，相当于增加了剪切速率，所以频率升高，粘度值减小，充分说明了iPP/PEOc熔体是剪切变稀的非牛顿

4、型流体，属于假塑性流体。图5-7分别为iPP、PEOc及不同组分iPP/PEOc共混物剪切储能模量和剪切损耗模量随频率扫描的曲线，频率范围0.01Hz—100Hz,温度200oC剪切储能模量G′，与试样在每个周期中贮存的最大弹性成正比，反映材料粘弹性中的弹性成分，表征材料的刚度:剪切损耗模量G″与试样在每个周期中以热的形式消耗的能量成正比，反映材料粘弹性中的黏性成分，表征材料的阻尼。从图中看出1gG′对1gω。基本呈线性关系，共混物的储能模量均随频率的增加而增加，这是因为测试频率升高，松弛时间相对缩短，表现出更多的弹性，因此其剪切模量升高；1gG″对1gω也呈线性关系，并

5、且PEOc分子链柔性较强，随着PEOc含量增多iPP/PEOc共混物也表现出更多的黏性。同时随着PEOc含量的增加，iPP/PEOc共混物的G′和G″都随之增大。同时，储能模量G′(ω)的增长速率大于损耗模量G″(ω)，这是因为，高振动频率下，聚合物形变所释放的能量更多的转化为弹性形变而储存起来，只有相对较少的能量在黏性流动中损耗。在末端区(0.005—0.05Hz)，共混物的1gG′—1gω斜率逐渐减小，明显与iPP的1gG′—1gω斜率偏差增加，表明了共混物处于相分离状态，这种模量增加来自于PEOc分散相粒子与iPP基体之间的界面张力。