塑料流变成型原理5
第五章 高聚物的流变性
第五章 高聚物的流变性热塑性塑料成型过程一般需经历加热塑化、流动成型和冷却固化三个基本步骤。
加热塑化：经过加热使固体高聚物变成粘性流体；流动成型：借助注塑机或挤塑机的柱赛或螺杆的移动，以很高的压力将粘性流体注入温度较低的闭合模具内，或以很高的压力将粘性流体从所要求的形状的口模挤出，得到连续的型材。
冷却固化：是用冷却的方法使制品从粘流态变成玻璃态。
聚合物的粘流发生在g T 以上，热塑料、合成纤维和合成橡胶的加工成型都是在粘流态下进行的.由于大多数高分子的f T 都低于300℃，经一般无机材料低得多，给加工成型带来很大方便，这也是高分子得以广泛应用的一个重要原因. 5.1牛顿流体与非牛顿流体牛顿流体：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，通称为~。
非牛顿流体：凡是不符合牛顿流体公式的流体，统称为非牛顿流体。
牛顿流体: d dtγσηηγ== 非牛顿流体:'n a K σγηγ== 式中γ 为剪切速率，n 为非牛顿性指数(n<1称为假塑性)； a η为表观粘度，表观粘度比高聚物真正的粘度(零剪切粘度0η小).剪切变稀：大多数高聚物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，即所谓~。
剪切变稠：膨胀性流体与假塑性流体相反，随着剪切速率的增大，粘度升高，即发生~。
宾汉流体：或称塑性流体，具有名符其实的塑性行为，即在受到的剪切应力小于某一临界值Y σ是不发生流动，相当于虎克固体，而超过Y σ后，则可像牛顿液体一样流动。
触变（摇溶）液体：在恒定剪切速率下粘度随时间增加而降低的液体。
摇凝液体：在恒定剪切速率下粘度随时间而增加的液体。
5.2高聚物粘性流动的主要特点1. 高分子流动是通过链段的位移运动来实现的，粘流活化能与相对分子质量无关.2. 一般不符合物顿液体定律，即不是牛顿流体，而是非牛顿流体，常是假塑性流体.这是由于流动时链段沿流动方向取向，取向的结果使粘度降低.3. 粘流时伴有高弹形变。
第一课塑料流变成型原理51
塑料流变成型原理主讲：陈璞高分子材料流变学第一章绪论第二章聚合物的基本流变性质第三章本构方程第五章流变学基础方程第六章流变测量学第七章挤出成型过程的流变分析第八章注射成型过程的流变分析第九章高分子熔体流动不稳定性第一章绪论1. 流变学概念2. 流变学研究的内容和意义3.高分子液体的奇异流变现象4. 高分子材料粘流态特征1.流变学概念流变学是一门研究材料流动及变形规律的科学。
流变学是研究物质流动和变形的科学。
也就是研究材料的流动和变形与造成材料流变的各种因素之间的关系的一门科学。
所谓变形，是指施加适当的力系于物质上，而使其形状或大小发生变化。
当变形的程度随时间而连续变化时，就称为流动。
遵从牛顿流动定律的液体称牛顿流体，遵从胡克定律的固体称胡克弹性体。
流变学是从研究水利、运输、土建、冶金等问题开始的，逐渐扩展到高分子材料中去。
许多现代工业，特别是塑料、橡胶、纤维、皮革、油漆、和涂料以及食品等工业，其加工和使用过程与聚合物的流动和形变等现象密切相关，因而产生了聚合物流变学。
2.流变学研究的内容和意义结构流变学（微观流变学）研究内容可分加工流变学（宏观流变学）高分子材料结构流变学，主要研究高分子材料奇异的流变性质与其微观结构——分子链结构、聚集态结构之间的关系，以期通过设计大分子流动模型，获得正确描述高分子材料复杂流变性的本构方程，沟通材料宏观流变性质与微观结构参数之间的联系，深刻理解高分子材料流动的微观物理本质。
结构流变学的进展对高分子材料流变学理论研究具有重要的价值。
高分子材料加工流变学，主要研究与高分子材料加工工程有关的理论与技术问题。
绝大多数高分子材料的成型加工都是在熔融或溶液状态下的流变过程中完成的。
高分子材料在成型加工中，加工力场与温度场的作用不仅决定了材料制品的外观形状和质量，而且对材料结构的形成和变化有极其重要的影响，是决定高分子制品最终结构和性能的中心环节。
高分子材料结构流变学提供的流变模型将为材料、模具和设备的设计以及最佳加工工艺条件的确定提供了理论基础，而加工流变学研究的问题又为结构流变学的深化发展提供了丰富的素材和内容。
制作塑料瓶流沙的原理
制作塑料瓶流沙的原理
制作塑料瓶流沙的原理是利用流变学原理和一些特殊的材料制造出具有流动性的塑料混合物。
制作塑料瓶流沙的步骤如下：
1. 选择一种适合制作流沙的塑料材料。
一般使用的是聚苯乙烯（PS）或者聚乙烯（PE）等具有较低的熔点和较高的流动性的塑料。
2. 将塑料材料切割成小块或者颗粒状。
3. 加入适量的溶剂，如苯乙烯或乙烯。
溶剂的作用是溶解塑料颗粒，使其变成具有流动性的液体。
4. 将混合物放入高速搅拌器中进行搅拌，使其充分均匀混合。
5. 加入染料和亮粉等颜料，以使混合物具有丰富的颜色和光泽。
6. 加入适量的细沙或矽藻土等颗粒状材料，使混合物的流动性更接近真实的流沙。
7. 继续搅拌和调整混合物的黏度，以达到所需的流动性和触感。
8. 将混合物灌入塑料瓶中，并根据需要添加气泡。
9. 封闭塑料瓶，确保流沙不会外泄。
10. 塑料瓶流沙制作完成，可以通过瓶口控制流动性和触感，模仿流沙的流动效果。
需要注意的是，制作塑料瓶流沙时需要注意材料的选择和配比，以及混合物的黏度和流动性的调整，这样才能制作出符合要求的流沙产品。
高分子材料流变学4塑料流变成型原理
高分子材料流变学4塑料流变成型原理塑料流变成型是一种将热塑性高分子材料加工成所需形状的方法。
这种加工方法非常重要，因为塑料是一种具有独特性能的材料，其成型能力直接影响到最终产品的质量和性能。
塑料流变成型的原理可以简单地理解为将热塑性高分子材料加热到玻璃化转变温度以上，使其变得可塑性，然后通过施加力和形状变化来实现成型。
具体来说，塑料流变成型涉及以下几个关键步骤：1.材料加热：将塑料原料以颗粒、粉末或片状等形式加载到加热设备中，并通过加热设备将其加热到玻璃化转变温度以上。
2.熔融：一旦塑料加热到足够高的温度，聚合物链之间的键会变得松弛，使得材料具有流动性。
这种高温下的塑料称为熔体，是进行塑料流变成型的基础。
3.施加力：在熔融状态下，施加外部力来给予材料以形状变化。
这种力可以通过模具、挤压机或注射机等设备施加。
施加力的方式取决于最终产品的形状要求。
4.成型：在施加力的同时，塑料熔体被带入模具中，使其填充模具中的空腔，形成最终产品的形状。
在模具中冷却后，塑料会重新固化，保持所需的形状。
5.产品冷却和固化：成型后的产品需要在模具中冷却，以使塑料重新固化，并保持成型后的形状。
冷却速度和时间取决于材料的特性和产品的尺寸。
塑料流变成型的原理主要通过控制塑料的温度和施加力的方式来实现。
温度可以改变材料的粘性和流动性，而施加力则可以驱使材料填充模具的空腔。
这种成型方式可以用于制造各种形状和尺寸的塑料制品，包括瓶子、盒子、零件等。
总的来说，塑料流变成型利用高温下塑料的可塑性和流动性来实现塑料制品的成型。
通过控制温度和施加适当的力，可以获得具有预期形状和性能的塑料制品。
塑料流变成型是一种重要的加工方法，广泛应用于工业生产和日常生活中。
塑胶件应力形成的原因
塑胶件应力形成的原因引言：塑胶件是指通过塑料材料加工而成的各种形状的产品，广泛应用于日常生活和工业生产中。
塑胶件在加工过程中，往往会出现应力现象，这种应力可能对产品的使用性能和寿命产生不良影响。
本文将从塑胶件的材料特性、加工工艺以及产品设计等方面探讨塑胶件应力形成的原因。
一、材料特性：1.1塑料材料的流变性：塑料具有可塑性和可压性的特性，容易受外力作用而发生变形。
在塑胶件加工过程中，由于注塑或挤出等成型工艺的复杂性，塑料材料会经历多次变形和冷却，使得材料内部产生残余应力。
这种残余应力会导致塑胶件在使用过程中产生应力集中和应力松弛现象。
1.2材料粘度和分子结构：塑料材料的粘度和分子结构也会对塑胶件的应力形成产生影响。
粘度较高的塑料流动性差，容易产生应力积累现象；而分子结构复杂的塑料，如聚合物材料，由于分子链的交联和纠缠，容易导致塑胶件产生内应力。
二、加工工艺：2.1成型工艺参数：塑料件的成型工艺参数，如温度、压力和速度等，对于塑胶件的应力形成有重要影响。
温度过高或过低、压力过大或过小、注射速度过快或过慢等都可能引起应力集中和应力积累现象。
例如，温度过高会导致材料熔化不充分，形成含气孔的塑胶件，从而产生内应力。
2.2成型工艺选择：不同的成型工艺对塑胶件的应力形成也有不同的影响。
常见的成型工艺有注塑、挤出、吹塑等，每种工艺的特点和应用领域不同，其应力形成的机理也不同。
例如，注塑工艺易于产生内应力，而挤出工艺易于产生表面应力。
2.3产品尺寸和形状：塑胶件的尺寸和形状设计是影响应力形成的重要因素之一、当塑胶件的尺寸较大或形状复杂时，由于塑料材料的热胀冷缩和冷却不均匀等原因，易导致内部应力集中。
此外，塑胶件的壁厚也会对应力形成产生影响，过大或过小的壁厚都可能引起应力积累现象。
三、产品设计：3.1断面形状：塑胶件的断面形状对于应力形成具有重要影响。
常见的塑胶件断面形状有矩形、圆形、梯形等，不同形状的断面对应力分布有不同的影响。
塑料流变成型原理9
（三）螺杆的区域划分
（1） 加料段（固体输送段） 输送物料
（2） 压缩段（塑化段） 压实、熔融、塑化、排气
（3） 挤出段（计量段、均化段） 进一步压紧、塑化、搅拌均匀，并以一定的
流量和压力从机头口形流道均匀挤出。
（四）螺杆的几何尺寸
螺杆外径D、螺棱法向宽度e、螺杆与料筒的 间隙δ、螺纹导程 t (螺距f )、螺槽深度h、螺槽的 法向宽度W(r)、螺纹升角θ(r)
引起的流动对体积流量的贡献为负贡献，即反流。
x方向的流动：
这种流动与螺槽侧壁的方向垂直，除引起物料 在螺槽内发生环流外，主要是引起漏流。
漏流是由于物料在一 定压力作用下，沿x方向流 过螺槽突棱顶部与机筒内 壁的径向间隙δ造成的。这 种流动可视为物料通过一 个缝模的流动，缝模截面 垂直于x方向，缝高为δ， 缝长为2πR/cosθ。
Qk Q pk p
(7 61)
Q
两组曲线 的交点为螺杆 挤出机正常挤 出的稳定工作 点，可从下列 方程组求得：
0
Q N p
0
Qk
K
pk
0k
机头特性曲线
K3
K2
K1
N1 N2
螺杆特 性曲线
N3
△P
7 62
不难求出，这样的工作点满足：
横流
（二）螺槽内物料的速度分布及体积流量
考虑物料沿z方向的流动，根据假定 p 为常数。 z
对式(7 48)积分两次，先将式(7 48)变为：
2v z y2
1
0
p z
第一次积分
vz y
1
0
p z
y C1
第二次积分
vz
第二章塑料成型的理论基础第一节塑料成型过程中的流变现象
第二章塑料成型的理论基础第一节塑料成型过程中的流变现象塑料成型是指将塑料料坯经过加热软化后，通过外力作用使其充分流动并冷却成型的工艺过程。
在塑料成型过程中，塑料料坯的流变现象是十分重要的，对于成型工艺的控制和成品质量的保证起着关键作用。
流变学是研究物质在外力作用下变形行为的学科，它主要研究物质的流动规律、黏弹性等特性。
在塑料成型中，流变现象主要包括流变应力、塑料的流变行为以及流变模型。
下面将逐一介绍这些内容。
首先是流变应力。
流变应力是指物质在流动时受到的应力，它是刻画物质流动特性的重要指标。
在塑料成型中，流变应力的大小会直接影响料坯的流动性和成型质量。
一般来说，流变应力与塑料的流速成正比，而与塑料的黏度成反比。
因此，提高塑料的流变应力可以通过增加加热温度、加大注射速度、增加料筒压力等方式来实现。
其次是塑料的流变行为。
塑料的流变行为是指在不同的应力和变形速率下，塑料的流动规律和变形特性。
常见的塑料流变行为主要有牛顿流体、非牛顿流体和粘弹性流体。
牛顿流体是指物质的黏度不随应力和变形速率的增加而改变，如水；非牛顿流体是指物质的黏度随应力和变形速率的增加而改变，如糊状物和胶状物；而粘弹性流体是指物质既具有流体的特性又具有固体的特性，如塑料。
最后是流变模型。
流变模型是用数学函数来描述物质的流变行为的模型。
常用的流变模型有牛顿流体模型、Bingham模型、Maxwell模型等。
其中，牛顿流体模型适用于描述牛顿流体的流变行为，它的流变应力与变形速率成正比；Bingham模型适用于描述非牛顿流体的流变行为，它的流变应力与变形速率之间存在一个阈值；Maxwell模型适用于描述粘弹性流体的流变行为，它考虑了物质的弹性和黏性。
在塑料成型过程中，准确地描述和控制流变现象是确保成型工艺稳定性和成品质量的关键。
通过研究塑料的流变性质和应用合适的流变模型，可以优化成型过程参数，提高产品的性能和可靠性。
塑料加工流变性能
（4）根据实验要求设定温度 ，当达到实验所 设定的温度并稳定10min后，开始进行实验 。先对转矩进行校正，并观察转子是否旋转 ，转子不旋转不能进行下面的实验，当转子 旋转正常时，才可进行下一步实验； （5）物料由加料器投入混合室，放下压料杆 压实物料，开始记录，到预定实验时间停止 记录。实验时注意仔细观察转矩和熔体温度 随时间的变化； （6）当实验结束后，加入少量润滑剂，然后 拆卸清理混合器。
（2）非牛顿流体: 不符合牛顿流动定律,称为 非牛顿流体.通常可以用流动曲线来作判定.
iB PB N y
切变速率
图2 各类流体的流动曲线
S D
切变速率
图3 各类流体的粘度与切变速率的关系
N-牛顿流体;D-切力增稠流体（胀流体）S-切力变稀流体 （假塑性流体）iB-理想的宾汉流体;PB-假塑性宾汉体
流体的类型
（1）牛顿流体: • 低分子流体在流动时流速越大,流动阻力越大, 切 应力与切变速率成正比.
•
切应力 . 粘度
y
dx
+d
F dy
F
x
切变速率
粘度是流体内部反抗这种流动的内摩擦阻力,与分子间的 缠绕程度和分子间的相互作用有关.单位: N· 2, Pa· m/S s
（4）加料速度 • 物料加入混炼室时， 应使用斜槽柱塞加料 器，在尽可能短的时 间内把物料压入混炼 室内。其原因是如果 物料进入时间长短不 同，物料各部分受热 、受剪切的时间就不 同，造成结果波动， 重复性差。
1）宾汉流体(塑性体): 剪切应力小于一定值y,流体不动,当 y时, 才产生牛顿流动. 如牙膏,涂料和泥浆.
y
2）假塑性流体:
第6章-流变仪的基本原理及应用
0
熔体指数仪 1~100
转动性流变仪 10-6~103
旋转流变仪 10-3~1
门尼黏度计
压缩性、振荡型
混炼型
≥10-2
挤出式毛细管 10-2~105
黏度/Pa.s 10-3~103 ~104 10-2~1011
10-1~107
6.1 毛细管流变仪
毛细管流变仪是目前发展最成熟、应用最广的 流变测量仪 优点：操作简单、测量范围宽(10-2~105剪切速率) 具体应用： （1）测定高分子熔体在毛细管中的剪切应力和 剪切速率的关系； （2）根据挤出物的直径和外观，在恒定应力下 通过改变毛细管的长径比来研究熔体的弹性和 熔体破裂等不稳定流动现象；
6.1.2 恒速型毛细管流变仪
物料从直径直大的料筒经挤压通过有一定入口角的人 口区进入毛细管，然后从出口挤出，其流动状况发生 巨大变化。人口区附近物料有明显的流线收敛现象。 物料在进入毛细管一段距 离之后才能得到充分发展， 成为稳定的直动。而在出 口区附近。由于约束消失， 熔体出现挤出胀大现象， 流线也发生变化。因此， 物料在毛细管中的流动 动可分为三个区域：入口区、 完全发展的流动区和出口区
d)流道收缩比(DR/D)的影响
6.1.5 出口区的流动行为
影响挤出胀大的因素： e)分子量的影响
分子量越大，松弛时间增加，挤出胀大越大。
f)在平均分子量相等下，分子量分布 的影响（主要是高分子量影响）
分子量分布越宽，挤出胀大越大。
g)增塑剂的影响
增塑剂的加入，减弱分子间的相互作用，缩短松弛时间， 挤出胀大减少。
R
R 2
L'
P e0R
或 R
R 2
P-Pent L'
材料成型PPT课件
22.3.2聚聚合合物物在的模流内变的行流为动
入口效应、离模膨胀
Unstable flow
挤出胀大现象
B
A
C
胀大比 die
B D max D0
在工程实践中考虑入口效应的目的有两个：
➢1 保证制品的成型质量，在必要时避免或减 小入口效应。
➢2 在确定注射压力时，在考虑所有流道（包 括浇口）总长引起的压力损耗的同时，还要 考虑入口效应引起的压力损失
•鲨鱼皮形 •波浪形 •竹节形 •螺旋形 •不规则破裂
2.3 聚合物的加热与冷却
• 热源：
– 外热：电阻丝（经济、简单、方便、温度波动 较大）；微波（适合较厚发泡成型）；红外线；
热油（温度控制精确，设备复杂，成本高）； 热水、蒸气。
– 内热：摩擦热
Q
1 J
a
2
• 冷却：水（注射模、挤出定型模、中空模
低分子多为此类
宾汉 流体
假塑 性流 体
膨胀
(τy 和η为常数)
n<1
凝胶糊、良溶 在剪切力增大到一 剂的浓溶液 定值后才能流动。
大多数聚合物 剪切增加，粘度下
熔体、溶液、 降。原因为分子
糊
“解缠”
2.2 聚合物的流变行为
拉伸粘度
如果引起聚合物熔体的流动不是剪切应力
而是拉伸应力时，仿照式（2—2）即有拉
聚合物的结晶
有结晶倾向
两类聚合物
无结晶倾向
结晶过程是聚合物由非晶态转变为晶态的过程，发生 在Tg和Tm温度之间。
结晶度：聚合物是不可能完全结晶的，仅有 有限的结晶度，而且结晶度依聚合物结晶的历史 不同而不同。
材料成型中的粘度与流变性质分析与优化
材料成型中的粘度与流变性质分析与优化材料成型是一项重要的工艺过程，涉及到许多不同类型的材料，如塑料、金属、陶瓷等。
在材料成型过程中，粘度与流变性质是两个关键参数，它们直接影响着材料的流动性、成型质量和生产效率。
因此，对于材料的粘度与流变性质进行分析与优化是非常重要的。
首先，我们来了解一下粘度和流变性质的概念。
粘度是指流体抵抗流动的能力，可以理解为材料的黏稠程度。
而流变性质则是指材料在受力作用下的变形行为，包括剪切应力、剪切速率和应变率等参数。
粘度和流变性质的分析与优化可以帮助我们更好地理解材料的流动行为，从而改善成型过程中的问题。
在材料成型过程中，粘度的分析与优化是十分重要的。
首先，我们需要了解材料的粘度对流动性的影响。
粘度越高，材料的流动性越差，容易引起流动不畅、气泡和缺陷等问题。
因此，通过降低材料的粘度可以改善流动性，提高成型质量。
有许多方法可以降低材料的粘度，如调整温度、添加流动剂等。
通过分析材料的粘度与温度、浓度等因素的关系，可以找到最佳的操作条件，从而实现粘度的优化。
另外，流变性质的分析与优化也是十分重要的。
材料的流变性质直接影响材料的变形行为和成型效果。
不同类型的材料具有不同的流变性质，如塑料具有塑性流变，金属具有弹性流变等。
通过分析材料的流变性质，可以了解材料的变形行为和流动特性，从而优化成型过程。
例如，在塑料注塑成型中，通过分析材料的流变曲线和流变指数，可以确定最佳的注塑工艺参数，提高成型质量和生产效率。
除了粘度和流变性质的分析与优化，还有一些其他的因素也需要考虑。
例如，材料的温度对粘度和流变性质有很大的影响。
温度的升高可以降低材料的粘度，提高流动性，但同时也会加快材料的固化速度。
因此，在材料成型过程中，需要找到一个合适的温度范围，既能保证材料的流动性，又能避免过快的固化。
此外，材料的配方和处理方法也会影响粘度和流变性质。
不同的配方和处理方法会导致材料的粘度和流变性质发生变化。
因此，在材料成型过程中，需要进行配方和处理方法的优化，以获得最佳的粘度和流变性质。
动态塑化和塑料拉伸流变塑化的技术应用及装备制造方案(二)
动态塑化和塑料拉伸流变塑化的技术应用及装备制造方案一、背景随着制造业的飞速发展，塑料制品的需求日益增长。
传统塑料加工技术能源消耗大、效率低，已无法满足现代工业生产的需求。
因此，寻找一种新的塑料加工技术，提高效率、减少能源消耗，已成为业界关注的焦点。
动态塑化和塑料拉伸流变塑化技术是近年来备受瞩目的新技术，它们具有高效率、低能耗、制品性能优良等优点，为塑料制品的生产提供了新的解决方案。
二、工作原理1.动态塑化技术：该技术基于高频振动原理，在塑料材料中引入振动能量，使其在塑化过程中产生高频振动，从而加速塑料的熔融过程。
动态塑化技术能够显著提高塑料的熔融效率，降低能源消耗。
2.塑料拉伸流变塑化技术：该技术通过拉伸塑料材料，使其在一定的应变条件下产生流变效应，从而改变材料的内部结构，达到优化材料性能的目的。
通过这种技术，可以生产出具有更高强度、韧性和热稳定性的塑料制品。
三、实施计划步骤1.设备选型与设计：根据实际生产需求，选择或设计适合的动态塑化和塑料拉伸流变塑化设备。
2.设备安装与调试：按照设备说明书进行设备的安装和调试，确保设备正常运行。
3.操作培训：对生产人员进行技术培训，确保他们熟悉并掌握设备的操作技巧。
4.试生产：进行小批量试生产，检验设备的性能和产品的质量。
5.正式生产：根据试生产的结果，调整设备参数，进行正式生产。
四、适用范围1.动态塑化技术适用于各种塑料材料的加工，如PP、PE、ABS等。
2.塑料拉伸流变塑化技术主要适用于高分子量、高结晶度、高熔点的塑料材料，如尼龙、聚酯等。
五、创新要点1.动态塑化技术采用高频振动原理，打破了传统静态塑化的限制，提高了塑料熔融效率。
2.塑料拉伸流变塑化技术结合了拉伸流变和结构改性，使材料在加工过程中产生流变效应，优化了材料性能。
3.两项技术的结合，实现了从原料到制品的高效、节能生产。
六、预期效果1.提高生产效率：动态塑化和塑料拉伸流变塑化技术的实施预计可以提高生产效率20%以上。
塑料的流变性能
塑料在成型过程中，其充模流动行为以及成型结束后的微观结构将受到塑料流变性能的影响。
下面就列出一些塑料的流变性能：剪切粘度(Shear viscosity)：其反映了塑料熔体在剪切流动过程中的阻碍流动的能力。
屈服应力(Yield stress)：如果塑料熔体属于宾哈流体，只有应力超过一定极限后，其才能流动。
这个应力极限就是屈服应力。
拉伸粘度(Extensional viscosity)：其反映了塑料熔体在拉伸流动过程中的阻碍拉伸的能力。
第一正应力差(First normal stress difference)和第二正应力差(Second normal stress difference)：第一正应力差定义为塑料熔体在稳定的简单剪切流动过程中，沿1方向的正应力与沿2方向的正应力的差值；第二正应力差定义为在稳定的简单剪切流动过程中，沿2方向的正应力与沿3方向的正应力的差值。
1方向是料流剪切流动的方向，2方向是流动速度产生变化的方向，剩下的一个方向是方向3。
1、2和3方向相互垂直。
储存模量(Storage modulus)和消失模量(Loss modulus)：塑料熔体在正弦应变作用下，应力的变化分为两部分：一是与应变0相位差的部分；二是与应变900相位差的部分。
在第一部分出现的模量就叫储存模量，在第二部分出现的模量就叫消失模量。
松弛时间(Relaxation time)：塑料熔体在外力消失后，其内部应力消失所花的时间。
其中，拉伸粘度、第一正应力差、储存模量和松弛时间反映了塑料熔体的弹性。
剪切粘度、消失模量等反映了塑料熔体的粘性。
所有这些性能反映了塑料熔体的粘弹性。
塑料熔体通常是一种粘弹性流体。
塑料流动性
塑料流动性影响塑料流动性的因素有哪些？在成型过程中，塑料熔体在一定的温度、压力下填充模具型腔的能力成为塑料的流动性。
塑料流动性的好坏，在很大程度上直接影响成型工艺的参数，如成型温度、成型压力、成型周期、模具浇注系统的尺寸及其他结构参数。
在决定塑件大小和壁厚时，也要考虑流动性的影响。
流动性的大小与塑料的分子结构有关，具有线型分子而没有或很少有交联结构的树脂流动性大。
在塑料中加入填料，会降低树脂的流动性，而加入增塑剂或润滑剂，则可增加塑料的流动性。
塑料合理的结构设计业可以改善流动性，例如，在流道和塑件的拐角处采用圆角结构时改善了熔体的流动性。
塑料的流动性对塑件质量、模具设计以及成型工艺影响很大，流动性差的塑料，不容易充满型腔，易产生缺料或熔接痕等缺陷，因此，需要较大的成型压力才能成型。
相反，流动性好的塑料，可以用较小的成型压力充满型腔。
但流动性好，会在成型时产生严重的溢料飞边。
因此，在塑件成型过程中，选用塑件材料时，应根据塑件的结构、尺寸及成型方法选择适当流动性的塑料，以获得满意的塑件。
此外，模具设计时应根据塑料流动性来考虑分型面和浇注系统及进料方向；选择成型温度也应考虑塑料的流动性。
塑料如何流动熔融的热塑性塑料呈现黏弹性行为(viscoelastic behavior)，亦即黏性流体与弹性固体的流动特性组合。
当黏性流体流动时，部分驱动能量将会转变成黏滞热而消失；然而，弹性固体变形时，会将推动变形的能量储存起来。
日常生活中，水的流动就是典型的黏性流体，橡胶的变形属于弹性体。
除了这两种的材料流动行为，还有剪切和拉伸两种流动变形，如图4-1 (a)与(b)。
在射出成形的充填阶段，热塑性塑料之熔胶的流动以剪切流动为主，如图4-1(c)所示，材料的每一层元素之间具有相对滑动。
另外，当熔胶流经一个尺寸突然变化的区域，如图4-1(d)，拉伸流动就变得重要多了。
图4-1 (a)剪切流动；(b)拉伸流动；(c)模穴内的剪切流动(d)充填模穴内的拉伸流动热塑性塑料承受应力时会结合理想黏性流体和理想弹性固体之特性，呈现黏弹性行为。
动态塑化和塑料拉伸流变塑化的技术应用及装备制造方案(一)
动态塑化和塑料拉伸流变塑化的技术应用及装备制造方案一、背景随着制造业的飞速发展，塑料制品的需求日益增长。
传统塑料加工技术能源消耗大、效率低，已无法满足现代制造业的需求。
因此，开发新型的塑料加工技术成为行业关注的焦点。
动态塑化和塑料拉伸流变塑化技术应运而生，它们在提高制品质量、降低能耗、提升生产效率方面具有巨大潜力。
二、工作原理1.动态塑化：此技术通过内置的加热系统，对塑料进行快速、均匀加热，使其达到熔融状态。
同时，动态塑化设备采用先进的振动系统，可对熔融的塑料施加动态剪切力，使其在动态环境中实现塑化。
2.塑料拉伸流变塑化：此技术结合了拉伸流变和塑化加工的原理，通过拉伸流变装置，使塑料在受力状态下进行塑化。
这种技术可以有效地控制塑料的内部结构和分子取向，从而改善制品的力学性能和热稳定性。
三、实施计划步骤1.需求分析：对目标市场进行调研，了解客户对塑料制品的具体需求，以便确定技术方案。
2.技术研发：组织研发团队，进行动态塑化和塑料拉伸流变塑化技术的研发。
3.装备制造：根据技术方案，制造相应的装备。
4.测试与验证：对制造的装备进行测试和验证，确保其性能达到预期。
5.推广与应用：与合作伙伴共同推广此技术，并在实际生产中应用。
四、适用范围此技术适用于各种塑料制品的生产，包括但不限于薄膜、管材、板材、型材等。
其优点在于能够显著提高制品的质量和生产效率，同时降低能耗和成本。
此外，由于该技术可实现塑料的精细化加工，因此可广泛应用于汽车、电子、建筑等各个领域。
五、创新要点1.动态塑化技术改变了传统塑料加工过程中单纯依靠加热和压力进行塑化的方式，通过施加动态剪切力，使塑料在动态环境中进行塑化，提高了制品的质量和性能。
2.塑料拉伸流变塑化技术结合了拉伸流变和塑化加工的原理，通过受力状态下的塑化过程，改变了塑料内部的分子结构和取向，提高了制品的力学性能和热稳定性。
3.此技术装备采用先进的控制系统和传感器，能够实现精确的温度和速度控制，确保了制品的一致性和稳定性。
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塑料流变成型原理主讲：陈璞高分子材料流变学第一章绪论第二章聚合物的基本流变性质第三章本构方程第五章流变学基础方程第六章流变测量学第七章挤出成型过程的流变分析第八章注射成型过程的流变分析第九章高分子熔体流动不稳定性第一章绪论1. 流变学概念2. 流变学研究的内容和意义3.高分子液体的奇异流变现象4. 高分子材料粘流态特征1.流变学概念流变学是一门研究材料流动及变形规律的科学。
流变学是研究物质流动和变形的科学。
也就是研究材料的流动和变形与造成材料流变的各种因素之间的关系的一门科学。
所谓变形，是指施加适当的力系于物质上，而使其形状或大小发生变化。
当变形的程度随时间而连续变化时，就称为流动。
遵从牛顿流动定律的液体称牛顿流体，遵从胡克定律的固体称胡克弹性体。
流变学是从研究水利、运输、土建、冶金等问题开始的，逐渐扩展到高分子材料中去。
许多现代工业，特别是塑料、橡胶、纤维、皮革、油漆、和涂料以及食品等工业，其加工和使用过程与聚合物的流动和形变等现象密切相关，因而产生了聚合物流变学。
2.流变学研究的内容和意义结构流变学（微观流变学）研究内容可分加工流变学（宏观流变学）高分子材料结构流变学，主要研究高分子材料奇异的流变性质与其微观结构——分子链结构、聚集态结构之间的关系，以期通过设计大分子流动模型，获得正确描述高分子材料复杂流变性的本构方程，沟通材料宏观流变性质与微观结构参数之间的联系，深刻理解高分子材料流动的微观物理本质。
结构流变学的进展对高分子材料流变学理论研究具有重要的价值。
高分子材料加工流变学，主要研究与高分子材料加工工程有关的理论与技术问题。
绝大多数高分子材料的成型加工都是在熔融或溶液状态下的流变过程中完成的。
高分子材料在成型加工中，加工力场与温度场的作用不仅决定了材料制品的外观形状和质量，而且对材料结构的形成和变化有极其重要的影响，是决定高分子制品最终结构和性能的中心环节。
高分子材料结构流变学提供的流变模型将为材料、模具和设备的设计以及最佳加工工艺条件的确定提供了理论基础，而加工流变学研究的问题又为结构流变学的深化发展提供了丰富的素材和内容。
流变学作为一门新兴的研究材料结构与性能关系的科学，与高分子科学的任一分支均有密切的关系。
所以说，高分子流变学是一门与聚合物被加工成有用制品有关的科学。
是关系到使聚合物制品设计符合使用要求的科学，是与聚合物制品长期使用和贮存性能密切相关的科学。
因为，聚合物制品性能不仅取决于分子结构和分子参数，而且与加工条件密切相关。
研究聚合物的流变性质，对聚合物的合成、成型加工、模具和机械的设计均有重要的意义。
与合成的关系：聚合物的流变性质与它的分子结构、分子量及其分布、支化和交联等均有密切关系，它对进一步合成加工性能优良的高聚物有指导意义。
与成型加工的关系：研究聚合物的流变性质，对正确选择加工工艺条件和配方设计有重要意义。
与模具和机械设计的关系：研究聚合物的流变性质，对于合理地设计模具和机械提供了必需的数学模型，对正确使用、创新模具和机械是十分重要的。
因此，聚合物流变学的一个重要特点，是将流变理论应用于橡胶、塑料、纤维等聚合物加工过程中。
塑料加工流变学就是适应塑料加工发展的需要而提出的，它的主要任务是以塑料（或聚合物）流体（主要是熔体）作为研究对象，应用流变学的基本原理，分析和处理塑料加工过程中的工艺和工程问题，从而提高塑料制品的质量和生产效率。
流变学与模具设计的关系：为了能有效地进行塑料模具设计和选择材料与工艺，为了提高塑件的成型加工效率，为了使塑料制品具有满意的使用性能，关键是对聚合物熔体在模腔里的流动行为有深刻的了解。
因此，在塑料制品的加工过程中，塑料熔体流变学理论便成为模具设计者不可缺少的基本理论基础。
把流变学应用于模具设计中，可解决这样一些问题：1．求出模腔流道中熔体的最大剪切速率；2．计算模具流道中熔体压降分布曲线，找出压降变化规律；3．调整挤出机头，保证整个口模截面具有均匀一致的挤出速度；4．求模腔流道中熔体速度分布曲线及其在各流道区域中熔体停留时间的分布曲线；5．正确确定注塑模流道截面尺寸；6．注塑模型腔压力的正确确定。
3.高分子液体的奇异流变现象3.1高粘度与“剪切变稀”行为3.2Weissenberg效应3.3挤出胀大现象3.4不稳定流动和熔体破裂现象3.5无管虹吸，拉伸流动和可纺性3.6各种次级流动3.7孔压误差和弯流压差3.8湍流减阻效应3.9触变性和震凝性4.高分子材料粘流态特征在高弹态下，大分子链段解冻并发生运动，然而这种运动并没有使分子整链的重心相对位移，因此形变可以恢复。
到粘流态时，分子热运动足以使分子链间的缠结开始松弛，分子整链发生相对滑移，材料发生不可逆形变和流动。
材料的形变除有不可逆的流动成分外，还保留部分可逆的弹性形变成分，因此其流动称为“弹性流动”。
无定形聚合物温度高于流动温度（T f）即进入粘流态；结晶型聚合物温度高于熔点（T m）即进入粘流态。
某些刚性分子链聚合物，分子间有较强的作用力，其分解温度（T d）低于流动温度（T f），因而也不存在粘流态。
研究表明，粘流态下大分子流动的基本单元不是大分子整链，而是链段，分子整链的运动实际上是通过链段的相继运动实现的。
高分子熔体内自由体积（空穴）的尺寸远比分子整链的体积小，而与链段的体积相当，这种空穴只能提供链段跃迁所需要的空间。
所谓大分子的整链运动，是通过链段相继跃迁，分段位移实现的。
运动形态如同蚯蚓或蛇的蠕动。
故分子量越大，粘度越高，流动困难；分子链柔性好，粘流温度和粘流活化能较低；极性大、分子间相互作用很强的高分子材料，粘流温度和粘流活化能高，有些高分子材料分段位移困难，流动温度高，以至于T f＞T d，根本不存在粘流态。
有些高分子材料在高温下会形成交联结构，但实际上它们仍能混炼和挤出，说明仍具有流动性。
这是由于在强外力场作用下，大分子发生了机械降解，产生分子量较小的自由基，这些自由基粘度小，在外力作用下能够流动。
流动过程中，自由基又能进行再化合，形成新的体形结构。
这种结构的破坏和重建在一定的外部条件下达到动态平衡，决定着此时的流动性质。
这就是化学流动。
实际上，线形高分子材料流动时，也存在化学流动方式。
当分子链较柔顺，分子量不太大，或体系中加有增塑剂时，高分子材料粘度小，分段位移为主要的流动机理，化学流动方式几乎不存在。
但当体系粘度很高，或外力作用速度很快时，流动中体系内发生复杂的力化学反应，此时化学流动将很突出，甚至起主要的决定作用。
第一章思考题1．说出流动和变形的定义。
2．简述流变学的定义及研究聚合物流变学的意义。
3．把流变学应用于模具设计中，可以解决哪些问题？第二章聚合物的基本流变性质第四节非牛顿型流体的流动第五节影响聚合物剪切粘度的因素一、流动的类型§2.4非牛顿型流体的流动1．分类的方法分类方法有按雷诺准数的大小分按作用的方式分按流动曲线的特点分层流（稳流）Re＜2300（1）按雷诺准数分湍流（紊流）Re ＞2300剪切流动：产生横向速度梯度场的流动（2）按作用方式分拉伸流动：产生纵向速度梯度场的流动横向速度梯度是⊥流动方向的；纵向速度梯度是∥流动方向的。
横向速度梯度纵向速度梯度（3）按流动曲线分牛顿型流动非牛顿型流动切变速率(速度梯度):rd v d =γ 流动曲线——表征切应力σ与切变速率之间关系的曲线，即σ～曲线。
γ γ2．牛顿型流动牛顿型流体的粘度在一定温度下为常数，它与流体的性质有关，其流动曲线是一条通过原点的直线。
θsσγ特征是：切应力与切变速率成正比。
γησ⋅=s 牛顿粘度：θγσηtg s== 上式称为牛顿流动规律3．非牛顿型流动不遵循牛顿粘度定律的流动。
可以粗略地把非牛顿型流体分为:纯粘性流体粘弹性流体非牛顿型流体有时间依赖性的流体①纯粘性流体流体切变速率只依赖于所施加的切应力，而与切应力施加的时间长短无关。
②粘弹性系统③有时间依赖性的流体流体切变速率不仅依赖于所施加切应力的大小，而且还依赖于切应力施加的时间长短。
触变性流体：切应力随时间而递减可分为两种震凝性流体：切应力随时间而递增（1）Bingham(宾汉)塑性体流动曲线为直线，但不通过原点。
主要流动特征是存在屈服应力σy ，只有当外界施加的应力超过屈服应力σy ，物体才能流动。
其流动方程为：()y y yσσησσγσσγ≥-=-=/)702(0＜按粘性行为划分，可以把非牛顿型流体分为:有两种情形：有些Bingham 塑性体，在外应力超过屈服应力开始流动后，流动规律遵循牛顿粘度定律，其流动方程为：)712(-+=γησσ p y 另一些Bingham 塑性体，一旦开始流动后，流动行为并不遵循牛顿粘度定律，其剪切粘度随剪切速率发生变化，这类材料称为非线性Bingham 流体。
特殊地，若流动规律遵从幂律，其流动方程为：)722(-+=n y K γσσ σσy γBingham ·流动曲线0非线性Bingham这类材料称为Herschel－Bulkley流体。
（2）假塑性流体当流动很慢时，剪切粘度为常数，随着剪切速率的增大，剪切粘度反常地减少。
流动曲线弯向切变速率坐标轴。
粘度随切应力、剪切速率增大而降低，故称“剪切变稀”。
σγ0·假塑性流体的流动曲线和表观粘度流动曲线可分为三个区域：1.线性流动区，或第一牛顿区2.假塑性区域，或非牛顿流动区，剪切变稀区域3.第二牛顿流动区ηa γη0η∞0·Ostwald －de Wale 幂律方程通常，许多高分子溶液在加工过程的剪切速率范围内，剪切应力与剪切速率满足以下经验公式：)732(-⋅=n K γσ )742(/1-⋅==-n a K γγση 或切应力与切变速率的某次方成正比：γ σ式中K 和n 为材料参数。
)752(ln ln -=γσ d d n K ——稠度系数(稠度指数)n ——非牛顿指数(流动指数)对牛顿流体，n=1，K=η0；对假塑性流体，n ＜1。
n 偏离1的程度越大，表明材料的假塑性（非牛顿性）越强；n 与1之差，反映了材料非线性性质的强弱。
同一种材料，在不同的剪切速率范围内，n值也不是常数。
通常剪切速率越大，材料的非牛顿性越显著，n值越小，n值可以作为材料非线性强弱的量度。
因此。
所有影响材料非线性性质的因素也必对n值有影响。
如温度下降、剪切速率升高、分子量增大、填料量最多等，都会使材料非线性性质增强，从而使n值下降。
加入软化剂、增塑剂则使n值上升。
当n≠1时，|1－n|越大，非牛顿性越强；当n=1时，ηa =K=η，此时是牛顿流体；当n=1，但只有切应力达到或超过一定值后才能流动的，称为宾汉流体；当n ＜1，称为假塑性流体；当n ＞1，称为胀塑性流体；(1)流变指数n :表征非牛顿流体与牛顿流体之间的差异程度。