物料粘度上升Shearrate剪切速率.ppt

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1、8PolymerRheology高分子的流变特性PolymerPhysics高分子物理8.0Introduction前言Rheology流变学当高聚物熔体和溶液（简称流体）在受外力作用时，既表现粘性流动，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.流变学是研究物质流动和变形的一门科学，涉及自然界各种流动和变形过程。热塑性聚合物的加工成型大多是利用其熔体的流动性能。这种流动态也是高聚物溶液的主要加工状态。流变学是研究材料流动和变形规律的一门科学聚合物的流动，不是高分子链之间的简单滑移，而是运动单元依次跃迁的结果（蚯蚓蠕动）聚合物流变

2、行为强烈依赖于分子结构、分子量及其分布、温度、压力、时间、作用力的性质和大小等绝大数高分子成型加工是粘流态下加工的，如挤出，注射，吹塑等弹性形变及其后的松驰影响制品的外观，尺寸稳定性Rheology流变学流变性流动变形粘性，不可逆过程，耗散能量弹性，可逆过程，储存能量非线性粘弹性ConceptofRheology流变的概念Viscoelasticity粘弹性Elasticity弹性Viscocity粘性Rheology流变Deformation形变Flow流动8.1MeltFlow液体流动ShearFlowandViscosity剪切流动与粘

3、度ShearrateShearstressShearstrain:Meltviscosityvv+dvFFdxdyANewton'slaw剪切应力剪切应变切变速率1Pas=10poise(泊)牛顿流动定律液体内部反抗流动的内摩擦力牛顿流体的粘度仅与流体分子的结构和温度有关，与切应力和切变速率无关TypesofMeltFlow液体流动的类型类型Newtonian牛顿流体Non-Newtonian非牛顿流体Bingham宾汉Pseudoplastic假塑性Dilatant胀塑性Thixotropic触变性曲线公式n<1n>1实例小分子沥青高分子

4、浓溶液高分子熔体颗粒填充高分子熔体PVC糊胶冻ShearrateShearstressShearrateShearstressShearrateShearstressShearrateShearstressTimeViscosity触变性流凝性切力变稀屈服应力切力变稠稠度系数非牛顿指数流动指数PseudoplasticFluid假塑性流体ShearThinningFluid切力变稀体表观粘度n<1Shearratedependenceofshearstressandapparentviscosityofpseudoplasticfluid幂律

5、方程对牛顿型流体，n=1对假塑性流体，n<1对胀塑性流体，n>1n偏离1的程度越大，材料非牛顿性越强在不同的剪切速率范围内，同一种材料的n值不是常数通常剪切速率越大，n值越小温度下降、分子量增大、填料量增多等，均使材料非线性性质增强，使n下降填入软化剂、增塑剂，则使n值增大PowerLaw幂律方程8.2ViscousFlowofPolymers高分子的粘性流动CharacteristicsandMechanism特点和机理特点粘度大多数属假塑性流体有弹性效应交联高分子无粘流态ViscositiesofsomecommonmaterialsCo

6、mpositionViscosity(Pa·s)ConsistencyAir10-5gaseousWater10-3fluidPolymerlatexes10-2fluidOliveoil橄榄油10-1liquidGlycerin甘油100liquidGoldenSyrup糖浆102thickliquidPolymermelts102~106toffee~likePitch沥青109stiffPlastics1012glassyGlass1021rigid太妃糖FlowMechanism流动机理小分子液体的流动：分子向“孔穴”相继跃迁smal

7、lmoleculeholeReptation蛇行高分子熔体的流动：链段向“孔穴”相继跃迁Flowcurve流动曲线第一牛顿区0零切粘度第二牛顿区无穷切粘度，极限粘度假塑性区高分子普适流动曲线log流动曲线斜率n<1随切变速率增加，ηa值变小加工成型时，聚合物流体所经受的切变速处于该范围内(100-103s-1)对大多数高分子熔体而言，→0时近似遵循牛顿流动定律，其粘度称零剪切粘度ExplanationinViewofEntanglement链缠结观点的解释在分子热运动的作用下，缠结点处于不断的解体和重建的动态平衡中，使整个熔体具有瞬变

8、的空间网状结构，或称拟网状结构，粘度正比于缠结点数目低剪切区：被剪切破坏的缠结来得及重建，缠结点密度不变，故粘度不变第一牛顿区中等剪切区：缠结点被破坏的速度大于重