髙物课件第15讲聚合物的粘性流动
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《聚合物的粘弹》课件
06
动态力学分析可以提供聚合物粘 弹性的定量信息，对于理解聚合 物的力学性能和设计新材料具有 重要意义
蠕变实验：测量聚合物在恒定应力下的应变随时间的变化 回复实验：测量聚合物在恒定应变下的应力随时间的变化 实验设备：蠕变仪、应力控制仪、应变测量仪等 实验步骤：加载、保持、卸载、测量等 实验结果：蠕变曲线、应力-应变曲线等 实验应用：评估聚合物的粘弹性能、预测聚合物的长期性能等
增强复合材料的力学性能 提高复合材料的耐热性 改善复合材料的耐磨性 增强复合材料的抗冲击性
聚合物的粘弹性在 加工中的影响
聚合物的粘弹性在加工中的影响 流变行为的定义和分类 流变行为对加工过程的影响 流变行为在加工过程中的应用
温度升高，聚合物 粘弹性增强
温度降低，聚合物 粘弹性减弱
加工温度过高，可 能导致聚合物熔化 或分解
聚合物的粘弹
汇报人：
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聚合物的粘弹现象
聚合物的粘弹性理 论
聚合物的粘弹性测 试方法
聚合物的粘弹性在 材料中的应用
聚合物的粘弹性在 加工中的影响
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聚合物的粘弹现象
粘弹性是指聚合物在受到外力作用下，表现出既具有粘性又具有弹性的特性。
粘性是指聚合物在外力作用下，能够产生形变，并且形变可以恢复。 弹性是指聚合物在外力作用下，能够产生形变，并且形变可以恢复。 粘弹性是聚合物特有的一种力学性质，它既具有粘性，又具有弹性。
加工温度过低，可 能导致聚合物结晶 或硬化
加工压力增大，聚合物的粘弹性增强 加工压力减小，聚合物的粘弹性减弱 加工压力对聚合物的粘弹性有显著影响 加工压力的变化会影响聚合物的加工性能和成品质量
剪切速率增加， 粘弹性增强
剪切速率降低， 粘弹性减弱
聚合物的粘性流动-聚合物流变学基础课件
2
9.1.2 聚合物熔体流动特点
（1）粘度大，流动性差: 这是因为高分子链的流动 是通过链段的相继位移来实现分子链的整体迁移， 类似蚯蚓的蠕动。 （2）不符合牛顿流动规律：在流动过程中粘度随 切变速率的增加而下降（剪切变稀）。
（3）熔体流动时伴随高弹形变：因为在外力作用 下，高分子链沿外力方向发生伸展，当外力消失后， 分子链又由伸展变为卷曲，使形变部分恢复，表现 出弹性行为。
M > Mc 0 =KMw3~3.4
logMc logM
23
不同用途对分子量有不同的要求： 合成橡胶一般控制在20万； 塑料居橡胶和与纤维之间， 合成纤维一般控制在1.5万～10万；
不同加工方法对分子量有不同要求： 挤出成型要求分子量较高； 注射成型要求分子量较低； 吹塑成型在挤出和注射两者之间。
When T >Tg+100
a AeE/RT
E - 粘流活化能 viscous flow energy
高分子流动时的运动单元: 链段(的协同运动)
E 由链段的运动能力决定, 与分子链的
柔顺性有关, 而与分子量无关!!
29
a AeE/RT
刚性链 E大 粘度对温度敏感
柔性链
E小
粘度对温度不敏感 对剪切速率敏感
工业上常用MI值作为衡量聚合物分子量大小的一种相对指标，分 子量越大，MI值越小。
15
锥板式旋转粘度计
锥板粘度计是用于测定聚合物熔体粘度的常用仪器。
门尼粘度计
在一定温度下（通常 100C）和一定的转子速 度下，测定未硫化的橡 胶对转子转动的阻力
Mooney Index
100C
M
I100 34
预热3min
熔融指数(Melt index ——简MI )：指在一定的温度下和规定
9.1.2 聚合物熔体流动特点
（1）粘度大，流动性差: 这是因为高分子链的流动 是通过链段的相继位移来实现分子链的整体迁移， 类似蚯蚓的蠕动。 （2）不符合牛顿流动规律：在流动过程中粘度随 切变速率的增加而下降（剪切变稀）。
（3）熔体流动时伴随高弹形变：因为在外力作用 下，高分子链沿外力方向发生伸展，当外力消失后， 分子链又由伸展变为卷曲，使形变部分恢复，表现 出弹性行为。
M > Mc 0 =KMw3~3.4
logMc logM
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不同用途对分子量有不同的要求： 合成橡胶一般控制在20万； 塑料居橡胶和与纤维之间， 合成纤维一般控制在1.5万～10万；
不同加工方法对分子量有不同要求： 挤出成型要求分子量较高； 注射成型要求分子量较低； 吹塑成型在挤出和注射两者之间。
When T >Tg+100
a AeE/RT
E - 粘流活化能 viscous flow energy
高分子流动时的运动单元: 链段(的协同运动)
E 由链段的运动能力决定, 与分子链的
柔顺性有关, 而与分子量无关!!
29
a AeE/RT
刚性链 E大 粘度对温度敏感
柔性链
E小
粘度对温度不敏感 对剪切速率敏感
工业上常用MI值作为衡量聚合物分子量大小的一种相对指标，分 子量越大，MI值越小。
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锥板式旋转粘度计
锥板粘度计是用于测定聚合物熔体粘度的常用仪器。
门尼粘度计
在一定温度下（通常 100C）和一定的转子速 度下，测定未硫化的橡 胶对转子转动的阻力
Mooney Index
100C
M
I100 34
预热3min
熔融指数(Melt index ——简MI )：指在一定的温度下和规定
高分子物理--高聚物的粘性流动(粘流态) PPT
永久变形 高弹形变
保留 回复（松弛过程）
在流动中，分子链沿外力作用方向有所伸展。 高聚物流体的流动中伴有高弹形变。
高弹形变的回复过程是一个 松弛过程。回复的快慢一方 面与高分子链本身的柔顺性 有关，柔顺性好，回复得快， 柔顺性差，回复的慢，另一 方面与高聚物所处的T有关， T高，回复的快，T低，回复 得慢。
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 E 的测定 AexpERT
测定不同温度下聚合物熔体的粘度，
以 ln
1 作图
T
ln
所得直线斜率计算出 E
流动活化能与分子量无关，
1 因此对于某一特定聚合物来
T
说，是一个常数。
二、高分子流动时伴有高弹形变
当外力除去后
塑性流体又称为宾汉流体
塑性流体
σs σy
0
牛顿流体 γ。
如：牙膏就属于塑性流体
2、假塑性流体
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。
σs
假塑性流体
σy
绝大多数聚合物的熔 体都属于此类流体。
s K n
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=1，牛顿流体； n<1，假塑性流体； n>1，膨胀性流体。
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：
第讲 聚合物的粘性流动
5.4.3 聚合物熔体的黏度和各中影响 因数
在成型过程中，聚合物熔体在挤出机、注射机
或喷丝板等的管道中的流动都属于剪切流动 （速度梯度的方向与流动方向垂直）因此，在 大多情况下，可以用剪切粘度来表示聚合物熔 体流动性的好坏。
1 剪切粘度
弹性：分子链构象不断变化 粘性：流动中分子链相对移动 —— 非牛顿流体 非牛顿流体的流变行为用幂律方程表示
5.4.2 黏流态中高分子链的蛇行 和管道模型
蛇行模型（reptation model)（de
Gennes）：一条特定的高分子链在瞬时 的网络中运动就像树丛中受到树干阻挠的 蛇在树干间爬行一样
管道模型（Edwaeds） 管道特点：直径比高分子链的直径a大，
长度比高分子的轮廓长度短 高分子链在管道的蠕动特点：弓背式
聚合物黏性流动的特点
(1) 高分子的流动是通过链段的协同运动来完成的。 (所以粘度大, 流动性差)
高分子的流动不是简单的整个分子的迁移，而是 通过链段的相继跃迁来实现的。形象地说，这种 链段类似于蚯蚓的蠕动。这种链段模型并不需要 在聚合物熔体中产生整个分子链那样大小的孔穴， 而只要如链段大小的孔穴就可以了。
熔体黏度的测量
影响聚合物熔体粘度的因素
温 度 剪切速率
剪切应力 压 力 分子量 分子量分布 支 化
加工条件
结构因素
(1) 加工条件的影响
Arrhenius Equation 阿累尼乌斯方程
When T >Tg+100
a Ae
E / RT
E - 粘流活化能 viscous flow energy
T
(2) 粘度的分子量依赖性
分子量M大, 分子链越长, 链段数越多, 要这么多的链 段协同起来朝一个方向运动相对来说要难些。此外, 分子链越长, 分子间发生缠结作用的几率大, 从而流 动阻力增大, 粘度增加。
10.3聚合物的流动性课件
不存在粘流态的情况
1）、Td < Tf 的Linear Polymer: PAN、PTIF
2）交联度很大（体型）或分子链刚性过强的 Polymer
Cured Epoxy resin 、 PF 、聚乙炔、联苯
学习交流PPT
2
10.3.2 流 动 机 理
低分子物质：分子通过分子间的孔穴相继向某 一 方向移动（外力作用方向），形成液体宏 观流动现象 高分子的流动：（不是简单的整条分子链的跃迁）
10.3 聚合物的流变性
Viscous flow (Rheol ogy)
内容
基本概念
高聚物流动性的表征
影响流动性(a)的因素 影响粘流温度（Tf）的因素
学习交流PPT
1
10.3.1聚合物的粘流态
线形聚合物在某一温度范围内，尚未发 生化学分解，而链运动已足够强烈以致 能实现分子间明显的相对位移，聚合物 熔融达到能流动的状态。
13
③ 压力 P↑,↑
原因： （流体静压力） 熔体是可压缩液体,p109Pa,导致V
收缩,自由体积减少,增加了分子间的相 互作用,加大了分子运动阻力所以熔体粘 度升高.
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14
2、高分子链的化学结构对粘度的影响:
①分子量:M↑,↑
原因:分子量越大,完成大分子的质心移动所 需要的协同运动单元的数目就越多,内摩擦 阻力就越大.
0 K1Mw(Mw Mc) 0 K2Mw3.4(Mw Mc)
剪切应力和 剪切速率很 小的情况下
原因: 当低分子量,分子间可能有缠结,但是解缠结进行 的很快,未形成有效的拟网状结构.当大于临界分子量时 分子链长而互相缠结,流动单元变大,流动阻力增大,因此 粘度急剧增加.
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1）、Td < Tf 的Linear Polymer: PAN、PTIF
2）交联度很大（体型）或分子链刚性过强的 Polymer
Cured Epoxy resin 、 PF 、聚乙炔、联苯
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2
10.3.2 流 动 机 理
低分子物质：分子通过分子间的孔穴相继向某 一 方向移动（外力作用方向），形成液体宏 观流动现象 高分子的流动：（不是简单的整条分子链的跃迁）
10.3 聚合物的流变性
Viscous flow (Rheol ogy)
内容
基本概念
高聚物流动性的表征
影响流动性(a)的因素 影响粘流温度（Tf）的因素
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1
10.3.1聚合物的粘流态
线形聚合物在某一温度范围内，尚未发 生化学分解，而链运动已足够强烈以致 能实现分子间明显的相对位移，聚合物 熔融达到能流动的状态。
13
③ 压力 P↑,↑
原因： （流体静压力） 熔体是可压缩液体,p109Pa,导致V
收缩,自由体积减少,增加了分子间的相 互作用,加大了分子运动阻力所以熔体粘 度升高.
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2、高分子链的化学结构对粘度的影响:
①分子量:M↑,↑
原因:分子量越大,完成大分子的质心移动所 需要的协同运动单元的数目就越多,内摩擦 阻力就越大.
0 K1Mw(Mw Mc) 0 K2Mw3.4(Mw Mc)
剪切应力和 剪切速率很 小的情况下
原因: 当低分子量,分子间可能有缠结,但是解缠结进行 的很快,未形成有效的拟网状结构.当大于临界分子量时 分子链长而互相缠结,流动单元变大,流动阻力增大,因此 粘度急剧增加.
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聚合物的高弹性和黏弹性87页PPT
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
聚合物的高弹性和黏弹性
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而 的。— —爱献 生
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
聚合物的高弹性和黏弹性
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而 的。— —爱献 生
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
高分子物理--高聚物的粘性流动(粘流态) PPT
h
9
η是常数，与σs或γ无。 关，它仅与流体的分子结构和 T有关。
σs
γ。
牛顿流体的流动曲线
凡符合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。
h
10
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。
分子链柔性好，链段短，Tf↓,如PE，PP
分子链刚硬，链段长，Tf↑，如PPO，PC，PSU 分子链极性强，△u↑，分子间作用力强，Tf↑， 如PSU，PC，PPO，PVC，PAN等
h
26
2、分子量的影响 M↑，链段数↑，摩擦力↑， Tf ↑
M↓，Tf ↓，当M↓到与链段尺寸相当时Tf与Tg重 合，这时不出现高弹态，玻璃化转变后直接進入 粘流态。聚合物的M具多分散性，实际上聚合物 往往没有明晰的Tf而是一个较宽温度范围的区域。
σs
假塑性流体
σy
绝大多数聚合物的熔 体都属于此类流体。
牛顿流体
0
γ。
为什么出现切力变稀 ？
h
13
3、膨胀性流体 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
σs
膨胀性流体
高聚物的悬浮液， 胶乳或高聚物-填充
体系的流动常表现
牛顿流体
为膨胀性流动
0
γ。
h
14
h
27
3、外力和外力作用时间(t)
外力抵消分子链与外力方向相反的热运动，提 高链段沿外力方向运动的几率—“导向”。这种 作用力可以是重力，也可以是来自外加力，后者 在加工中更重要。
10.3聚合物的流动性课件
为什么?
不可逆形变: 整条大分子链质心移动 产生的。除去外力不能回复。
（Why）
Conclution：聚合物的流动伴有高弹形变
高分子的流动不是简单的整个分子的迁移,
而是各个链段分段运动的总结果,在外力作用
下,高分子链不可避免的要顺外力的方向有所
伸展,即高聚物进行粘性流动的同时伴随着一
定量的高弹形变,外力消失后高分子链又要蜷
④其它结构因素的影响。
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21
10.3.6影响粘流温度（Tƒ）的因素
Tf 的定义：
通过链段的协同运动而使整条大分子链发
生质心位移的温度
影响Tƒ
的因素
非晶聚合物： Td > T>Tƒ，进入熔融态，可进行加工 结晶高聚物: T> Tm熔融后进入粘流态，
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22
1.分子结构的影响
(1) 链柔性好，则Tƒ 低；刚性大， Tƒ 高。 (2)、分子间作用力大，则Tƒ 高；
vt－v
v0－v
expktn
'
（一定在等温下结晶) 均相成核时间维数
1异
相成核时间维数 0
v是聚合物比容 k速，率常数n， 是Averm指i 数，
它与成核的机理和的生方长式有关，等于空间
的维数＋成核过学习程 交间 流P的 PT维时数。
29
表1 不同成核核生长类型的Avrami指数值
成核方式 生长方式 三维生长（球晶）
eg：PC的Tƒ 高，所以一般采用较大的注射压力来 降低Tƒ ，便于成型，但是压力不能太大，否则聚
合物表面不光洁或表面破裂
增加外力作用时间就相当于降低Tƒ 。
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25
§10.4 结晶行为和结晶动力学 （结晶过程）
第05章 聚合物的粘性流动
5.4.1 聚合物粘性流动的特点
(1) 高分子的流动是通过链段的协同运动来完成的。 (所以粘度大, 流动性差)
高分子的流动不是简单的整个分子的迁移，而是 通过链段的相继跃迁来实现的。形象地说，这种 链段类似于蚯蚓的蠕动。这种链段模型并不需要 在聚合物熔体中产生整个分子链那样大小的孔穴， 而只要如链段大小的孔穴就可以了。
Structure of aggregation state
Physical properties
Disordered isotropic
Different degree of orders
anisotropic
双轴拉伸或吹塑的薄膜
聚合物取向方法
纤维 熔融挤出的管材和棒材
5.5.1 聚合物的取向方式
f
0 1 -1/2 -1/2~1
cos 2
1/3 1 0
54o44’ 0o 90o
取向度的测量方法
声速法 (Sound velocity method)
双折射法 (Birefringence anisotropic method)
广角X射线衍射法 (Wide-angle X-ray diffraction)
例： 解释下列实验：将一个砝码系于聚乙烯醇纤维的一端， 把砝码和部分纤维浸入盛有沸水的烧杯中．如果砝码 悬 浮在水中，则体系是稳定的；如果砝码挨着烧杯底部， 则纤维被溶解了．
解：如果砝码悬浮在水中，所以纤维受到砝码的拉伸作用而 取向，而取向结构均有好的热稳定性。但当砝码提到烧 杯底部，维持取向的外力消失，纤维在沸水中被溶解 了，因为聚乙烯醇本身不耐沸水。
(4) 分子链支化的影响
短支化时, 相当于自由体积 增大, 流动空间增大, 从而 粘度减小
高聚物的黏流特性分析课件
PART 03
高聚物黏流特性的测试方 法
毛细管黏度计法
总结词
通过测量高聚物流经毛细管时的剪切速率来 评估黏度。
详细描述
毛细管黏度计是一种常用的测试高聚物黏流 特性的仪器。在高聚物流经毛细管时，受到 剪切力的作用，流速与剪切速率成正比。通 过测量流速，可以计算出高聚物的黏度。
旋转黏度计法
要点一
总结词
先进测试技术
新方法的开发对于高聚物黏流特性的研究至关重要。例 如，利用先进的流变仪和微观结构观察技术，可以更准 确地测量高聚物的黏度、弹性模量和微观结构，为深入 理解高聚物的黏流特性提供有力支持。
黏流特性与其他性能的关联研究
结构与性能关系
研究高聚物的黏流特性与其微观结构和宏观性能之间的关系是当前的重要方向。通过深入研究这种关系，有助于 更好地理解高聚物的流变行为，并为材料的设计和优化提供理论依据。
剪切速率对黏流特性的影响
剪切速率增加，黏度降低
在剪切流动中，高聚物分子链受到拉伸作用，降低了分子间的摩擦力，导致黏度降低。 剪切速率是高聚物加工过程中一个关键的控制参数，它直接影响产品的成型和流动性能
。
剪切变稀现象
有些高聚物在剪切流动中会出现黏度随剪切速率的增加而减小的现象，被称为剪切变稀 现象。这种现象在高聚物加工过程中具有重要的应用价值，如优化注塑、挤出等工艺过
在纤维加工中的应用
01
纤维加工中，高聚物的黏流特性对其可纺性和纤维性能具有重 要影响。
02
高聚物的黏度、黏流活化能等参数决定了纤维的纺丝工艺和性
能。
通过调整高聚物的黏流特性，可以提高纤维的力学性能、耐热
03
性和其他特殊性能。
在复合材料中的应用
01
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PE
POM 醋酸纤维
a PE
PS 醋酸纤维 PC
T
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温敏材料 切敏材料
18
(2) 粘度的分子量依赖性
分子量M大, 分子链越长, 链段数越多, 要这么多的链 段协同起来朝一个方向运动相对来说要难些。此外, 分子链越长, 分子间发生缠结作用的几率大, 从而流 动阻力增大, 粘度增加。
loga
零切粘度
0
=
d d
c
=
d d
A
P
a
=
N 表观粘度
粘度
微分粘度 或稠度
0
0 a c
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11
聚合物的熔融指数 Melt index ——简称MI
在一定的温度下和规定负荷下, 10min内从 规定直径和长度的标准毛细管内流出的聚合物 的熔体的质量, 用MI表示, 单位为g/10min.
对于同种聚合物而言, 熔融指数越大, 聚合 物熔体的流动性越好. 但由于不同聚合物的测 定时的标准条件不同, 因此不具可比性.
高聚物流变学 ( rheology of polymers ) 研究 的主要对象包括高聚物固体和流体，本节主要 以后者为对象，着得讨论聚合物熔体的流动行 为，介绍聚合物流变学的基本观点和结论。
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2
5.3.1 聚合物粘性流动的特点
(1) 高分子的流动是通过链段的协同运动来完成的。 (所以粘度大, 流动性差)
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6
高聚物流体
弹性：分子链构象不断变化
粘性：流动中分子链相对移动 —— 非牛顿流体
非牛顿流体的流变行为用幂律方程表示
= K n
K, n = const.
n = 1, 牛顿流体 n > 1, 膨胀性流体 n < 1, 假塑性流体
n与1相差越大, 偏 离牛顿流体的程 度越强
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8
形变
聚合物分子量与粘流温度的关系
M1 M2 M3 M4
M1 < M2 < M3 < M4
温度
非晶聚合物成型加工温度范围：Tf ~ Td (分解温度)
如果聚合物的粘流温度太高，会造成成型加工困难，甚至会使 聚合物在加工过程中热分解，因此，聚合物的分子量不宜太高， 只要满足其机械强度即可。
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完整loglog Kn loglogKnlog
log 第一牛顿区
幂律区 假塑区
第二牛顿区
I
II
III
lo g
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13
表观粘度和剪切速率的关系
第一牛顿区
a 0
零切粘度
幂律区 假塑区
第二牛顿区
I
II
III
lo g
∞
牛顿极限粘度
请从分子链缠结的概念出发解释高聚物的流动曲线
7
5.3.2 影响粘流温度的因素
分子结构的影响
分子链越柔顺，粘流温度越低； 分子链的极性越大，粘流温度越高。
分子量的影响
分子量越大，分子运动时受到的内摩擦阻力越大； 分子量越大，分子间的缠结越厉害，各个链段难以向
同一方向运动，因此，粘流温度越高。
外力的影响
外力的大小与作用时间
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定为, 称牛顿极限粘度, 又类似牛顿流体行为。
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15
5.3.5 影响聚合物熔体粘度的因素
加工条件 结构因素
温度 剪切速率 剪切应力 压力
分子量 分子量分布
支化
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16
(1) 加工条件的影响
Arrhenius Equation 阿累尼乌斯方程
When T >Tg+100
对于牛顿流体，粘度不随剪切速率和剪切应力的 大小而改变。
切应变
d
dt
切应力 d 称为剪切速率,为流体的粘度
dt
1 N s / m 2 1 P a s , 1 泊 ( p o i s e ) 1 d y n s / c m 2 1 g / c m s 0 . 1 P a s
完整版课件ppt
第5章 聚合物的转变与松弛
聚合物的粘性流动 Viscous flow (Rheology)
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1
5.3 聚合物的粘性流动
----聚合物流变学基础
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。
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14
缠结
解缠结
第一牛顿区：低剪切速率时, 缠结与解缠结速率处
于一个动态平衡, 表观粘度保持恒定, 定为0, 称零
切粘度, 类似牛顿流体。
幂律区：剪切速率升高到一定值, 解缠结速度快, 再缠结速度慢, 流体表观粘度随剪切速率增加而减 小, 即剪切稀化, 呈假塑性行为。
第二牛顿区：剪切速率很高时, 缠结遭破坏, 再缠结 困难, 缠结点几乎不存在, 表观粘度再次维持恒定,
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5.3.3 聚合物流动性的表征
在成型过程中，聚合物熔体在挤出机、注射机 或喷丝板等的管道中的流动都属于剪切流动 （速度梯度的方向与流动方向垂直）因此，在 大多情况下，可以用剪切粘度来表示聚合物熔 体流动性的好坏。
工业上常用熔融指数来表示聚合物熔体流动性 的大小.
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剪切粘度 Ν: =
高分子的流动不是简单的整个分子的迁移，而是 通过链段的相继跃迁来实现的。形象地说，这种 链段类似于蚯蚓的蠕动。这种链段模型并不需要 在聚合物熔体中产生整个分子链那样大小的孔穴， 而只要如链段大小的孔穴就可以了。
E
Ae RT
E称为粘流活化能
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(2) 高分子流动不符合牛顿流体的流动规律
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各种流体的性质
BD
N
c
P
B D
N
P
N: 牛顿流体 D: 膨胀性流体 P: 假塑性流体 B: 宾汉流体
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t
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(3) 高分子流动时伴有弹性形变
高分子的流动并不是高分子链之间简单滑移 的结果, 而是各个链段协同运动的总结果.
在外力作用下, 高分子链(链段)不可避免地要 在外力作用的方向有所伸展(取向), 当外力撤除后, 高分子链又会卷曲(解取向), 因而整个形变要回复 一部分, 表现出高弹形变的特性
a AeE/RT
E - 粘流活化能 viscous flow energy
高分子流动时的运动单元: 链段(的协同运动)
E 由链段的运动能力决定, 与分子链的
柔顺性有关, 而与分子量无关!!
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a AeE/RT
刚性链 E大 粘度对温度敏感
柔性链
E小
粘度对温度不敏感 对剪切速率敏感
a
PS PC