部分相容聚合物共混体系的流变学研究
第四章-聚合物流体的流变性
(4)聚合物链结构中的侧基 当侧基体积较大时，自由体积增
大，流体黏度对压力和温度敏感性增 加. 如PMMA和PS可以提高T或者改 变P来改善流动性
顺丁胶的黏度与相对分子质量的关系 1-直链，2—三支链，3—四支链
2. 相对分子质量的影响
(1)相对分子质量对0 的影响
丙烯腈共聚物在NaSCN-H2O 中浓溶液的零切黏度对分子量的依赖性
0 A exp E RT
ln0 ln A E RT
lg 0
lg
A
E 2.303 RT
当T>Tg+100℃时， 由Arrhenius方程式：
0 A exp E RT
ln0 ln A E RT
lg 0
lg
A
E 2.303 RT
须知
➢ 黏流活化能的大小显著受剪切应力或剪切速率的 影响，因此，测定黏流活化能必须说明具体的实 验条件。
C =45.4%，Mc=1.3103； C = 15%时， Mc=6.03104
(2)分子量对流动曲线的影响(P71)
聚合物流体流动曲线对分 子量的依赖性
M ↑ 流动曲线上移 , 0 ↑
相cr同向低值移下动的a ↑
cr
3.相对分子质量分布的影响
(二) 聚合物溶液浓度对黏度的影响
1.聚合物溶液浓度对0 (或)的影响
不稳定流动
• 凡流体在输送通道中流动 时，其流动状况及影响流 动的各种因素都随时间而 变化，此种流动称为不稳 定流动。如在注射成型的 充模过程中，在模腔内的 流动速率、温度和压力等 各种影响流动的因素均随 时间而变化。
等温流动和非等温流动
等温流动
• 流体各处的温度保持不变 情况下的流动。在等温流 动情况下，流体与外界可 以进行热量传递，但传入 和输出的热量保持相等， 达到平衡。
聚合物共混原理聚合物共混物的形态学课件
聚合物共混原理聚合物共混物的形
2
态学课件
1、非晶－非晶聚合物共混体系
1.1 单相连续的形态结构
单相连续的形态结构是指，构成聚合物共混物 的两个相或者多个相只有一个相连续。称之为 连续介质或者基体。其它的相分散于基体中， 称为分散相。
连续介质＋分散相
聚合物共混原理聚合物共混物的形
3
态学课件
从分散相结构特征来看，可分为以下三种情况：
根据润湿－接触理论，粘合强度主要取决于界面张力， 张力越小，则粘合强度越大。根据扩散理论，粘合强度 主要取决于两种聚合物之间的热力学混溶性。混溶性越 大，粘合强度越高。这两种理论之间存在内在联系，是 统一的。
聚合物共混原理聚合物共混物的形
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态学课件
两种组分都形成三维空间连续的 形态结构。典型的例子是互穿网 络聚合物（IPN）。
如图所示。注意，互穿网络聚合 物不是分子级别的的相互贯穿， 而是分子微小聚集体相互贯穿。 两组分的相容性和交联度越大， 相互贯穿网络聚合物两相结构的 相畴就越小。
白色部分为PS
聚合物共混原理聚合物共混物的形
4
态学课件
③分散相形状、大小不规则，分散相包容了大量连续相成分. 分散相成香肠状结构、胞状结构、蜂窝状结构。
如由接枝共聚共混法生产的ABS，HIPS.
聚合物共混原理聚合物共混物的形
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态学课件
例 如 ： 通 过 熔 融 共 混 法 制 备 了 苯 乙 烯 - 马 来 酸 酐 共 聚 物 (SMA) 增 容 的 尼 龙 6(Nylon-6)/ABS共混物。研究了SMA增容的Nylon-6/ABS共混物的相形态与 性能.发现在Nylon-6/ABS共混体系中,分散相易聚集,相界面清晰,断裂面光 滑,呈脆性断裂,相容性差。加入少量SMA后,共混物由共连续相结构转变为 典型的"海-岛"结构,分散相分布均匀,界面粘接程度增加,表明SMA对Nylon6/ABS体系有显著的增容效果－高分子学报，2007 / /5
多相_多组分聚合物体系流变学研究_郑强
多相/多组分聚合物体系流变学研究郑强*浙江大学高分子系，杭州，310027*Email: zhengqiang@由于具有重大的学术价值和应用价值，对于非均相高分子复杂体系的流变行为和形态结构的研究已经引起了广泛关注[1, 2]。
多相/多组分聚合物的流变性质与其组分间相互作用、相形态密切相关，而且与均相高聚合物相比较，其行为要复杂得多。
近年来，随着大量新型功能高分子材料的不断出现，对于材料流变性质与功能特性（例如，凝胶和聚电解质的特殊结构以及热和导电等功能特性）的相关研究，无论是其重要的理论价值还是其重要的工程指导意义，均为人们所共知。
近年来，浙江大学流变学课题组利用流变学方法对多相/多组分聚合物体系的形态结构展开了多方面的研究，其中包括：(1) 填充体系的结构与流变行为[3-7]，(2) 导电高分子复合材料的流变响应[8-12]，(3) 聚电解质溶液的流变特性[13, 14]，(4) 生物食品材料的流变行为[15, 16]等。
上述研究的开展，不仅丰富了流变学研究体系，也为应用流变学方法研究和表征多相/多组分聚合物体系的结构－性能关系提供了大量有价值的依据。
参考文献1.Ferry J D. Viscoelastic Properties of Polymers. New York: Wiley, 19802.Zheng Q, Zuo M, Chin. J. Polym. Sci., 2005, 4: 341~3543.Hu HG, Zheng Q, J. Mater. Sci., 2005, 40: 49~2514.Dong Q Q, Zheng Q, Du M, Song Y H, J. Soc. Rheo. Japan, 2004, 32: 271~2765.Zhang X W, Pan Y, Zheng Q, Yi X S, J. Polym. Sci. Polym. Phys., 2000, 38, 27396.Xu X M, Tao X L, Gao CH, Zheng Q, J. Appl. Polym. Sci., 2008, 107: 1590~15977.Shangguan Y G, Zhang C H, Xie Y L, Zheng Q, Polymer, 2010, 51: 500~5068.Zhou J F, Song YH, Zheng Q*, Wu Q, Zhang M Q, Carbon, 2008, 46: 679~691.9.Zhou J F, Song Y H, Shangguan Y G, Zheng Q, J Appl. Polym. Sci., 2008, 110:2001~2008.10.Liu Z H, Song Y H, Zhou J F, Zheng Q, J Mater Sci., 2008, 43: 4823 ~ 483311.Cao Q, Song Y H, Tan Y Q, Zheng Q. Polymer, 2009, 50(26): 6350~635612.Cao Q, Song Y H, Tan Y Q, Zheng Q. Carbon, 2010, 48(15): 4268~4275.13.Wu Q, Du M, Ye T, Shangguan Y G, Zhou J P, Zheng Q, Coll. & Polym. Sci., 2009, 287:911~91814.Wu Q, Shangguan YG, Du M, Zhou J P, Song Y H, Zheng Q, J. Coll. Interface Sci. 2009,339: 236~24215.Sun SM, Song YH, Zheng Q, Food Hydrocolloids, 2008, 22: 1090~109616.Sun SM, Song YH, Zheng Q, J. Cereal Sci., 2008, 48: 613~618.。
聚合物流变学(绪论)
❖ 加工流变学：属于宏观流变学，主要研究
与高分子材料加工工程有关的理论与技术 问题。
❖ 比如说，研究加工条件变化与材料流 动性质（主要指粘度、弹性）及产品力学 性质之间的关系，异常的流变现象如挤出 胀大、熔体破裂现象发生的规律、原因及 克服办法；高分子材料典型加工成型操作 单元（如挤出、吹塑、注射等过程的流变 学分析；多相高分子体系的流变性规律， 以及模具与机械设计中遇到的种种与材料 流动性质有关的问题等。）
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主要内容：
挤出流变学 密炼流变学 塑炼流变学 压延流变学 注模流变学 吹塑流变学 熔体纺丝流变学
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研究和学习流变学的意义
1）对高分子材料合成而言，流变学与高分子化学结合在一 起，流变性质通过与分子结构参数的联系成为控制合成产 物品质的重要参数。
2）对高分子材料成型加工而言，流变学与高分子物理学和 高分子材料成型工艺原理结合在一起，成为设计和控制材 料配方及加工工艺条件，以获取制品最佳的外观和内在质 量的重要手段。
图 1-8 孔压误差 21
牛顿型流体不存在孔压误差，无论压力传 感器端面安装得与流道壁面是否相平，测得 的压力值相等。高分子液体有孔压误差现象。
22
2 原因：在凹槽附近，流线发生弯曲，但法向应
力差效应有使流线伸直的作用，于是产生背向凹 槽的力，使凹置的压力传感器测得的液体内压力 值小于平置时测得的值。在实施流变测量时，应 当注意这一效应。同样地，当高分子液体流经一 个弯形流道时，液体对流道内侧壁和外侧壁的压 力，也会因法向应力差效应而产生差异。通常内 侧壁所受的压力较大。
10
11
二、Weussebberg效应
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三、Barus效应
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四、不稳定流动与熔体破裂
第4章 聚合物流体的流变性
它们都是三维空间的二阶对称张量。 总的应变张量和应变速率张量也可以分为各向同性张量和偏张量。 各向同性张量引起体积改变， 偏张量引起形状改变。
三.材料函数和本构方程
材料函数是指在外界作用下，应力分量和应变（或应变速率）分量
之间的具体关系。
材料函数可由试验测量，并表达为实验数据或代表这些实验数据的函 数。
Eη↑
聚合物本性的影响：链刚性↑极性↑ M的影响：M>103， E η=k
Eη
T的影响：T 的影响：
E η↓ E η↑
溶剂的影响
聚合物浓度的影响:C↑
的影响：↑
E η↓
E η反映聚合物流体流动的难易程度，更重要的是反映了材料黏度 随温度变化的敏感性。 例：PLLA熔体的Eη为123kJ/mol, PET熔体的Eη为80kJ/mol. 所以PLLA熔体在纺丝过程中对温度极其敏感，应严格控制纺丝温 度.
a ↓
聚乙烯熔体的流动曲线
2.大分子链段取向效应
↑， 链段取向↑
流层间牵曳力↓
a ↓
a ↓
3.大分子链的脱溶剂化(浓溶液情况)
聚合物浓溶液： σ ↑， 脱溶剂化↑ 大分子链有效尺寸↓
(四) 切力增稠的原因
增加到某数值时,流体中有新的结构的形成。
大多数胀流型流体为多分散体系，固体含量较多，且浸润性不好。 静止时，流体中的固体粒子堆砌得很紧密，粒子间空隙小并充满了液 体。 当
lg 3.4 lg M w
17 .44 (T Tg ) 51 .6 T Tg
C
2.温度对流动曲线的影响
T↑
流动曲线下移 cr ↑ 0 ↓ a ↓
(四)溶剂性质对黏度的影响
相容剂对弹性体 TPU／POE 共混体系流变性的影响
相容剂对弹性体 TPU／POE 共混体系流变性的影响沈岳辉;马青华;周建奇【摘要】我们通过动态频率、应变流变仪研究了添加POE－g－MAH、 POE－g －NH2相容剂的TPU／POE共混物三元共混体系在200℃下的动态流变学行为。
随POE－g－MAH、 POE－g－NH2添加量的增加，共混体系的动态模量G′也显著增加，而且曲线随着频率增大而逐渐靠近。
这是因为POE分子链上的酸酐及氨基基团与TPU分子上的氨基甲酸酯发生反应， TPU与POE之间形成的界面区和界面粘结力增加，从而使相态结构的稳定性提高。
POE－g－MAH、 POE－g－NH2的加入，导致二元共混斜率完全偏离线性关系，极大地提高了POE与TPU 的相容能力。
%The blends of thermoplastic urethane ( TPU) and polyolefin elastomer ( POE) were produced with the aid of the compatibilizers, and their dynamic rheological behaviors under 200 ℃ were investigat ed by a dynamic frequency strain-rheometer.Results showed that the dynamic modulis of the blends increase significantly with increasing content of POE-g-MAH or POE-g-NH2 , and the storage and the loss moduli were getting close to each other radually as the frequency increases.The reactions between the anhydride and amino groups on the POE molecular chains and the carbamates on the TPU molecules resulted in a larger interfacial layer and stronger interfacial adhesion stress, which improved the stabilities of the phase structures.The addition of POE-g-MAH or POE-g-NH2 caused the slope of the binary blend deviating from the linear relation completely and improved the compatibility between POE and TPU greatly.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】3页(P132-134)【关键词】弹性体;TPU/POE共混体系;流变性;相容剂【作者】沈岳辉;马青华;周建奇【作者单位】海军湛江地区装备修理监修室，广东湛江 524005;海军装备技术研究所，北京 102442;海军装备技术研究所，北京 102442【正文语种】中文【中图分类】O631高分子合金是由两种或两种以上高分子材料构成的共混体系，它可以使原有高分子材料的性能得以改良或使其具有其它优异的新性能。
聚合物流变学研究意义
聚合物流变学研究意义聚合物流变学是研究聚合物在外力作用下的流变特性的学科。
聚合物是一类大分子化合物，具有高分子量、高分子链的柔韧性和长期的耐久性等特点。
聚合物在外力作用下会产生不同的变形和流动行为，而聚合物流变学正是研究这些变形和流动行为的学科。
聚合物流变学的研究意义主要体现在以下几个方面：1. 工程应用：聚合物流变学的研究可以为聚合物工程应用提供重要的理论基础。
比如，聚合物在塑料加工中的流动行为和变形特性对于塑料工程的设计和制造至关重要。
另外，在航空、汽车、电子等领域，聚合物的流变特性也对产品的性能和可靠性有着重要的影响。
2. 医学应用：聚合物在生物医学领域中有着广泛的应用，比如注射用聚合物、生物材料、组织工程等。
聚合物流变学的研究可以为这些应用提供重要的理论支持和技术指导。
3. 环境保护：聚合物在环境领域中也有着重要的应用，比如塑料袋、塑料瓶等。
聚合物流变学的研究可以为这些应用提供技术支持，使其更加环保和可持续。
聚合物流变学的研究主要涉及到以下几个方面：1. 本构关系：聚合物的流变特性与其分子结构有关，通过研究聚合物的分子结构和流变行为，可以建立聚合物的本构模型，从而预测其力学性能。
2. 流变行为：聚合物的流变行为包括弹性、塑性、粘弹性等，通过研究聚合物的流变行为，可以了解其在复杂工况下的行为规律，从而为工程应用提供理论指导。
3. 流变测试：聚合物的流变测试是研究聚合物流变行为的重要手段，包括剪切测试、拉伸测试、压缩测试等。
通过流变测试，可以获得聚合物的粘度、弹性模量、屈服点等流变参数，为聚合物工程应用提供重要的数据支持。
聚合物流变学的研究对于聚合物工程应用、生物医学、环境保护等领域都具有重要的意义。
在未来，随着聚合物材料的广泛应用，聚合物流变学的研究也将变得越来越重要。
第二章聚合物之间的相容性
高分子领域，即使在均聚物中，亦会有非均相结构存在，均
相体系判定标准：
——如果一种共混物具有类似于均相材料所具有的性能，认为 是具有均相结构的共混物。大多数情况下，，用玻璃化转变温度作
为评定标准，如果两种聚合物共混后，形成的共混物具有单一的
Tg，可认为是均相体系，如形身的Tg峰是基本相同的。
A
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二、相容性、互溶性与溶混性
1、互容性 ——亦可称为溶解性。具有互溶性的共混物，指达到了分 子程度的混合的共混物。在聚合物共混物中，分子程度的混 合时难以实现的。这概念未得到普遍接受。
2、具有溶混性的共混物，指可形成均相体系的共混物。判据 为具有单一的Tg。溶混性的概念相当于签署相容性概念中 的完全相容。
(1) 极性相匹配原则:两相高分子材料极性相似，有助于混溶。
(2) 表面张力相近原则(胶体化学原则):表面张力相近，易在两 种混合高分子颗粒表面接触处形成较稳定的界面层，从而提 高共混稳定性。
(3) 溶解度参数相近原则(热力学原则):两相高分子共混不同于 高分子溶液。两相共混的目的是取长补短，开发新性能，因 此并不要求两相一定达到分子级的均匀混合，而希望各相保 持各自的特性，一般要求达到微米级的多相结构即可，即所 谓“宏观均相，微观非均相”的分相而又不分离的状态。但 是，为了混合的稳定性，为了提高力学性能，要求两相颗粒 界面之间有一定的微小混溶层。溶解度参数相近有助于稳定 混溶层的形成。
3、相容性 可涵盖溶混性的概念，包含了完全相容、部分相容等情况。
A
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衡量聚合物相容性的三种定义
（1）热力学角度：指聚合物之间的相互溶解性，
也就是两种聚合物形成均相体系的能力。
（2）相结构的大小：两种聚合物混合时没有相分
超高分子量聚乙烯／聚丙烯共混体系流变行为及形态的研究
超高分子量聚乙烯／聚丙烯共混体系流变行为及形态的研
究
本文研究了超高分子量聚乙烯（UHMWPE）和聚丙烯（PP）的共混体系流变行为和形态特征。
通过控制混合比例和混合温度，得到了一系列UHMWPE/PP混合物，并进行了流变学测试和形态表征。
实验结果表明，UHMWPE/PP混合物的流变行为受混合比例和混合温度的影响较大。
当UHMWPE的含量较低或温度较高时，混合物的黏度较低，流动性较好；反之，当UHMWPE含量较高或温度较低时，混合物的黏度较高，流动性较差。
此外，通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察，发现UHMWPE/PP混合物的形态特征受到混合比例和混合温度的影响。
当UHMWPE的含量较低或温度较高时，混合物呈现出相分离的现象；当UHMWPE含量较高或温度较低时，混合物呈现出相容的现象，UHMWPE 分散均匀在PP基质中。
综合以上分析，UHMWPE/PP混合物的流变行为和形态特征受到混合比例和混合温度的共同作用，可通过调节混合条件来实现所需的流变性能和形态特征。
- 1 -。
聚合物流变学基础
第四节 聚合物熔体的拉伸粘度
一、拉伸流动
聚合物熔体在流动中受外力拉伸时产生的收敛流动 称为拉伸流动。 流动 在拉伸流动中，流体的速度梯度方向平 行于流动方向。 单轴拉伸 纤维纺丝 拉伸流动 双轴拉伸 薄膜吹塑
纺丝过程的剪切流动和拉伸流动
单轴拉伸流动
双轴拉伸流动
二、拉伸粘度
拉伸 粘度 表 示 流体 对 拉伸 流动的 阻 力 。 拉伸 粘 度ηe 可表示为： σ 拉伸应力
一、圆管中的压力流动
聚合物 在 毛细管流变 仪、熔融指数仪、 乌氏 粘度 计、圆形挤出口模中的流动都属于这一类流动。
vz
p1 ∆p=p1－p2 > 0 p2
图 中 R 为圆 管 内径 ， L为圆 管 长 度， ∆ p为圆管 两 端 的压力 降， vz为 z方向 的流速 。经过数 学 运算可求解 聚 合物熔体在圆管中的速度及其它流场参数。
3. 等温流动和非等温流动
等温流动：流体 各处温度均不随时间而变化的流动。 流动 非等温流动：流体 各处温度均随时间而变化的流动。 流动
4. 一维流动、二维流动和三维流动
一维流动：流体 内质点的速度仅在一个方向上变化。 流动 如：等截面圆形通道内的层状流动 二维流动：流体 内质点的速度在两个方向上变化。 流动 如：等截面矩形通道内的层状流动 三维流动：流体 内质点的速度在三个方向上变化。 流动 如：变截面(锥形)通道内的层状流动
第二节 聚合物熔体剪切粘度 的影响因素
一、剪切速率的影响
聚合物熔体的粘度随剪切速率的增加而下降。对剪 切速率敏感性大的塑料，可采用提 高剪切速率的方法 来 降低熔体粘度。
二、温度的影响
聚合物熔体的粘度随温度的升高而下 降 。对 粘流活 化能大的塑料，可采用提高温度的方法来提高成型加 工 的流动性。
聚合物共混改性原理知识点
聚合物共混改性原理知识点聚合物共混改性原理知识点By Jimluoyu亚稳态是指聚合物共混在达到平衡状态之前，因动⼒学的原因或局部能量低处于暂时稳定的状态。
聚合物共混物（Polymer Blend）是将两种或两种以上的聚合物按适当的⽐例，通过共混，以得到单⼀聚合物⽆法达到的性能的材料。
聚合物共混物的研究呈现出在共混过程中对材料的相态进⾏控制的趋势，因为决定新材料性能的关键因素是共混物中的形态结构。
聚合物共混物的形态控制主要由热⼒学和动⼒学两⽅⾯的因素决定。
⾼分⼦—⾼分⼦共混原则：(1) 极性相匹配原则。
与选择溶剂的情形类同，两相⾼分⼦材料极性相似，有助于混溶。
(2) 表⾯张⼒相近原则，这是⼀条胶体化学原则。
因为表⾯张⼒相近，易在两种混合⾼分⼦颗粒表⾯接触处形成较稳定的界⾯层，从⽽提⾼共混稳定性。
(3) 扩散能⼒相近原则，这是⼀条分⼦动⼒学原则。
已知在界⾯层上两相⾼分⼦链段相互渗透，扩散。
若扩散能⼒相近，易形成浓度变化较为对称的界⾯扩散层，提⾼材料物理、⼒学性能。
(4) 等粘度原则，这是⼀条流变学原则。
指两相⾼分⼦熔体或溶液粘度接近，易混合均匀混合。
若粘度相差较⼤、易发⽣“软包硬”，或粒⼦迁移等流动分级现象，影响共混质量。
(5) 溶解度参数相近原则。
这是⼀条热⼒学原则。
两相⾼分⼦共混不同于⾼分⼦溶液。
两相共混的⽬的是取长补短，升发新性能，因此并不要求两相⼀定达到分⼦级的均匀混合，⽽希望各相保持各⾃的特性，⼀般要求达到微⽶级的多相结构即可，即所谓“宏观均相，微观⾮均相”的分相⽽⼜不分离的状态。
但是，为了混合的稳定性，为了提⾼⼒学性能，要求两相颗粒界⾯之间有⼀定的微⼩混溶层。
溶解度参数相近有助于稳定混溶层的形成。
聚合物共混物相容性概念所谓聚合物之间的相容性（Miscibility），从热⼒学⾓度⽽⾔，是指在任何⽐例混合时，都能形成分⼦分散的、热⼒学稳定的均相体系，即在平衡态下聚合物⼤分⼦达到分⼦⽔平或链段⽔平的均匀分散。
第6章 多相聚合物体系的流变行为
多相聚合物体系的流变行为
多相聚合物体系的流变行为
②两相均为连续相，形成交错性网状结构，或称两
相互锁（interlocked）。 此时两相互相贯穿，均连续性地充满全试样，互 相贯穿的程度取决于两相的混溶性。 一般混溶性越好，交联度越大，两相相互作用越
强，两相互锁结构的相畴越小。
多相聚合物体系的流变行为
45%处，粘 度极小值
80%处，粘 度极大值
多相聚合物体系的流变行为
粘度极小值相应于负偏差，一般是由于两相混合 不均匀，分散相粒度大，甚至形成严重相分离造 成的。
粘度极大值相应于正偏差，一般是由于两相混 溶性好，分散相粒度小，或者两相互锁造成的。
大分子间原本存有空隙（自由体积），若相溶性 好或混合效果好，这些空隙允许一定量的另一个 大分子渗入，使两相相互作用面积及缠结程度增 大，界面相互作用增强，故粘度升高。
2）弹性体增韧塑料熔体的弹性 常见的弹性体增韧塑料，如 HIPS、ABS等，挤出胀大比 （B）都比相应均聚物的小，且B值随橡胶含量的增加而 减小。其原因可能有两个方面：
其一，HIPS、ABS中弹性体分散相是适度交联的，呈包容 了相当数量基体树脂的香肠状结构； 其二，弹性体与基体树脂间有化学键连接，有较强的相 互作用和较大的接触面积，这就使得弹性体分散相弹性 变形能力小，同时有相当多的能量要消耗于界面能，表 现出较高的动度和较小的弹性。 相间有化学键连接的嵌段共聚物，如SBS，其熔体的弹性 效应一般也比相应的均聚物小。
多相聚合物体系的流变行为
两相共混体系的形态结构，可能因为组分比的多
寡而发生变化，也可能因共混条件的不同而不同。
例如HDPE/PS共混体系： HDPE/PS=25/75：共混温度为200℃和220℃，PE为 连续相，PS为分散相。当温度升高到240℃，情况 颠倒。
第七章多相聚合物体系的流变行为
粘度变化极其复杂,往往通过实际测量加以了解,通 常共混体粘度按照配比的变化规律呈三种形式
1 在各种配比下,共混体粘度比直线值高,正偏差
2 负偏差 3 正负偏差
lgm w1 lg1 w2 lg2
例: HDPE/PS共混
例:BR/DS(苯乙烯与甲基丙烯酸共聚物)
2 共混物的形态结构对流变性影响 ➢互穿网络结构的共混体使粘度增大,弹性减
小,这与两相界面相互作用较强有关. ➢海岛结构流变性复杂.
分散相可能呈带形,珠形或纤维性 例:珠状颗粒在流动中会发生径向迁移,分散 相向流道中心集中,形成壳-芯结构. 粘度减小(粘度比任一相粘度低),弹性增大
三 共混体系的粘性行为
二 共混体系的流变形态学特征
1 分散状态主要有两种 海岛结构(一为连续相,一为分散相) 互穿网络结构(均为连续相)
HDPE/PS=75/25:白相与黑相互相交错,分不 清谁是连续相,谁是分散相.
HDPE/PS=25/75:共混温度为200℃和220℃ PE为连续相,PS为分散相
当温度升高到240℃,颠倒. HDPE/PS=50/50:不管什么温度, PE为连续相
这种非均相体系的流变行为不仅决定于两相 材料本身的结构和性能,两相组分的体积比, 粘度比,弹性比,还取决于分散相的形状,尺寸, 尺寸分布,两相界面状况及加工工艺.
7.1 两相聚合物共混体系的流变行为 一 共混原则
极性相匹配原则 表面张力相近原则(胶体化学原则) 溶度参数相近原则(热力学原则) 扩散能力相近原则(分子动力学原则) 等粘性原则(流变学原则)
例:EPDM/氟橡胶
例:粘度与温度的关系 SBS热塑性弹性体 低温,E1=6.8kcal/mol;高温,E2=2.4kcal/mol. 原因:在低温区,软段PB先发生流动,但由于PS
聚合物流变学名词解释
聚合物流变学名词解释
聚合物流变学是研究聚合物材料在外力作用下的流变行为的学科。
在聚合物流变学中，有一些常见的名词需要解释，如下：
1. 聚合物，聚合物是由重复单元组成的大分子化合物，它们可以通过化学反应或物理方法合成。
聚合物具有高分子量、可塑性和可变形性。
2. 流变行为，流变行为是指物质在外力作用下的变形和流动特性。
对于聚合物材料，其流变行为可以分为弹性变形、塑性变形和流动变形等。
3. 弹性变形，弹性变形是指物质在受到外力作用后能够恢复到原始形状的能力。
聚合物在低应力下一般表现出弹性行为，即受力后能够迅速恢复原状。
4. 塑性变形，塑性变形是指物质在受到外力作用后无法完全恢复到原始形状的能力。
聚合物在高应力下会发生塑性变形，导致永久性的形变。
5. 流动变形，流动变形是指物质在外力作用下发生持续的形变和流动。
聚合物在高温或高应力条件下会发生流动变形，使其形状发生改变。
6. 剪切应力，剪切应力是指作用在物质表面上的力与单位面积的比值。
在聚合物流变学中，剪切应力是导致聚合物发生流变行为的主要力量。
7. 剪切应变，剪切应变是指物质在受到剪切应力作用下的形变程度。
聚合物的剪切应变与剪切应力呈线性关系，称为线性剪切应变。
8. 流变曲线，流变曲线是描述聚合物材料在外力作用下剪切应力和剪切应变之间关系的曲线图。
根据流变曲线的形状，可以判断聚合物的流变行为类型。
以上是关于聚合物流变学常见名词的解释。
聚合物流变学的研究对于聚合物材料的设计、加工和应用具有重要意义，可以帮助理解和控制聚合物材料的流变性能。
聚合物共混物的相容性
聚合物共混及性能的基本原理聚合物共混物的相容性背景•当今合成聚合物己成为实际应用中不可缺少的一类重要材料。
但是，社会发展对聚合物材料提出了日益广泛和苛刻的要求。
例如，既耐高温又易于加工成型，既有卓越的韧性又有较高的硬度，不仅性能良好而且价格低廉等。
单一的聚合物往往难以满足多种多样的要求。
•为获得综合性能优异的聚合物材料，除了继续研制合成新型聚合物外，已有聚合物的共混改性已成为发展聚合物材料的一种卓有成效的途径，近年来越来越引起兴趣和重视。
•新型聚合物的研发成本往往达到聚合物共混物的近百倍，而且一些聚合物共混物的性能也远非单一聚合物可比拟。
聚合物共混物概念聚合物共混物(Polymer blend)是指两种或两种以上均聚物或共聚物的混合物，聚合物共混物中各聚合物组分之间主要是物理结合，因此聚合物共混物与共聚高分子是有区别的。
但是，在聚合物共混物中，不同聚合物链之间难免有少量化学键存在。
例如在强剪切力作用下使得聚合物链断裂，产生大分子自由基，从而形成少量嵌段或接枝共聚物。
此外，为强化参与共混的聚合物组分之间的界面粘接而采用的反应增容措施，也必然会在组分之间引入化学键。
聚合物共混物的研究开始于1912年的橡胶增韧聚苯乙烯。
此后，有关聚合物共混物的研究取得许多重大成果，可以认为是该领域发展的里程碑。
•以高抗冲聚苯乙烯（HIPS）为代表的增韧塑料的生产及其增韧机理的阐明；•以三元乙丙橡胶（EPDM）/PP为代表的热塑性弹性体的开发；•微相分离理论的成功以及对于相容高分子合金体系中特殊相互作用和分子内相互排斥作用的研究进展。
•聚合物共混物的研究呈现出在共混过程中对材料的相形态进行控制的趋势，因为决定新材料性能的关键因素是共混物中的形态结构。
•聚合物共混物的形态控制主要由热力学和动力学两方面的因素决定。
•作为热力学因素的聚合物共混物中各组分之间的相容性是关键因素。
•相容性是聚合物共混体系相行为研究的首要的基本问题，不同聚合物相容性的热力学原因是聚合物物理学者探索的目标之一。
聚乳酸聚酯共混体系熔体流变性能研究于翔
聚乳酸／聚酯共混体系熔体流变性能研究＊于 翔，李静静，王延伟（河南工程学院材料与化学工程学院，郑州４５０００７）摘要 对聚酯与聚乳酸共混体系的相容性及熔体流变性能进行了研究。
首先制备不同比例的ＰＥＴ／ＰＬＡ共混体系，并利用示差扫描量热仪（ＤＳＣ）研究共混体系的相容性，发现ｍ（ＰＬＡ）／ｍ（ＰＥＴ）在２０％以内时相容性较好。
而后利用毛细管流变仪研究了不同温度、不同剪切速率下共混体系的熔体流变性能，发现随ＰＬＡ含量的增大，非牛顿指数先增加后减小，且在ｍ（ＰＬＡ）／ｍ（ＰＥＴ）＝１０％时出现极大值；黏流活化能则随ＰＬＡ含量的增大而降低；另外当ｍ（ＰＬＡ）／ｍ（ＰＥＴ）＝１０％时的共混体系可纺性较好。
关键词 聚对苯二甲酸乙二醇酯 聚乳酸 熔体流变性 非牛顿指数 黏流活化能 结构黏度指数中图分类号：Ｏ０６３ 文献标识码：ＡＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｌｔ Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＰＥＴ ａｎｄ ＰＬＡ ＢｌｅｎｄｓＹＵ Ｘｉａｎｇ，ＬＩ Ｊｉｎｇｊｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｙａｎｗｅｉ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００７）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｍｅｌｔ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＰＥＴ ａｎｄ ＰＬＡ ｂｌｅｎｄｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｎ ｐａｒｔｉｃｕ－ｌａｒ，ｔｈｅ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＰＥＴ ａｎｄ ＰＬＡ ｗａｓ ｆｕｌｌｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ＤＳＣ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｌｔ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｗａｓ ａｎａ－ｌｙｚｅｄ ｂｙ ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｓｈｅａｒ ｒａｔｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｆｉｒｓｔｌｙ，ＰＥＴ ａｎｄ ＰＬＡｐｏｓｓｅｓｓ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｅｘｔｅｎｔ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ａｓ ｔｈｅ ｍ（ＰＬＡ）／ｍ（ＰＥＴ）ｉｓ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ２０％．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅ ｎｏｎ－Ｎｅｗｔｏｎｉａｎ ｉｎｄｅｘ ｆｉｒｓｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ＰＬＡ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ａｐｐｅａｒｓ ｗｈｅｎｍ（ＰＬＡ）／ｍ（ＰＥＴ）＝１０％．Ｔｈｅ ｖｉｓｃｏｕｓ ｆｌｏｗ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ＰＬＡ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅｂｌｅｎｄｓ．Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｗｈｅｎ ｍ（ＰＬＡ）／ｍ（ＰＥＴ）＝１０％，ｔｈｅ ｂｌｅｎｄｓ ｈａｖｅ ｂｅｔｔｅｒ ｓｐｉｎｎａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ（ＰＥＴ），ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ（ＰＬＡ），ｍｅｌｔ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｎｏｎ－Ｎｅｗｔｏ－ｎｉａｎ ｉｎｄｅｘ，ｖｉｓｃｏｕｓ ｆｌｏｗ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｖｉｓｃｏｕｓ ｉｎｄｅｘ ＊河南省科技厅重点攻关项目（０８２１０２２８０００２） 于翔：男，１９７９年生，讲师，博士 Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｘｐｏｌｙｍｅｒ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ 开发可生物降解高分子材料（如ＰＬＡ、ＰＢＳ等），不仅可以缓解石油危机，还可以解决废弃塑料对环境造成的污染，从而起到保护环境的作用［１］。
流变学实验-2-流变仪测动态粘度
8． 关机。 （1） 退出软件，关闭流变仪开关。 （2） 关闭ETC开关。 （3） 关闭循环水浴电源。 （4） 将空压机电源拔至“0”位，将储水盒中的水倒掉，待 空压机风扇停止转动后，关闭空压机电源。 （5） 关闭电脑。
六 注意事项 1．空气轴承是旋转流变仪的核心部分，在使用流变仪之前一定要
接通空气，如果没有接通空气，任何使用和搬动流变仪都可能会导致 空气轴承损坏。
1995)。 储能模量和耗能模量交点处的频率只是多分散性指数的函数，满
足 (1-12)
利用方程(1-12)可以很方便地估计聚合物我零剪切粘度，而不用花很 长时间作低频或低剪切速率的测试。
5． 平台模量GN0和缠结分子量Me的确定 GN0是确定缠结分子量Me的重要参数，可以由G”求积分得到
(1-13) 式中max是平台区G”的最大值对应的。通常对于无定形高聚物，GN0的值 可以近似从tan的最小值所在对应的G’得到
UP(上箭头)键，空气轴承组件会自动升降初始化，初始化结 束后，OK灯就会亮起。 5． 打开电脑，运行TRIOS软件，使用用户名和密码登录，或者 只点击OK进入。
（1） 点击Viscometery，然后点击Zero Gap(位移)旁边的 方形按钮，对位置进行归零，确保位置的读数会有 小幅变化。
（2） 检查温度的读数不会显示“----”。 （3） 点击GAP按钮，进入模拟的GAP控制面板，检查通
零剪切粘度可从储能模量g?求得平均松弛时间r可从je一种窄分子量分布的聚苯乙烯分子量mw170000的动态频率扫描曲线流变学实验2流变仪测动态粘度动态频率扫描可以用来分析材料的时间依赖行为
聚合物熔体动态粘度的测试
胡圣飞 编 一 实验目的
1．了解旋转流变仪的基本结构、工作原理。 2．掌握采用旋转流变仪测量聚合物的动态粘度的方法。
聚乳酸_聚酯共混体系熔体流变性能研究
热点，但聚合物流 变 学 仅 有 数 十 年 的 发 是 共 混 体 系 的 熔 体 流 变 性 能。 对 于 ＰＥＴ 熔体流变的研 究 报 道 较 多，如 崔 宁 等 利 ［１４］ 用 Ｈａｋｋｅ流 变仪以连续的方法模拟熔体在挤出喷丝孔时 的 流 变 行 为，并 研究了 ＰＥＴ 熔体从 毛 细 孔 挤 出 时 的 流 动 活 化 能、表 观 黏 度 等流变性质。结果表明，聚酯在熔融状态 下 表 现 出 假 塑 性 流 体的性质，表观黏 度 随 剪 切 速 率 的 提 高 而 降 低；其 流 动 活 化 能随剪切速率的提高而降低，而在低剪切区域 和 高 温 下 表 现 出趋向于牛顿流体的行 为。 不 过，对 ＰＥＴ／ＰＬＡ 共 混 体 系 的 熔体流变研究至今未见文献报道。
开发可生物降 解 高 分 子 材 料（如 ＰＬＡ、ＰＢＳ 等），不 仅 可 以缓解石油危机，还 可 以 解 决 废 弃 塑 料 对 环 境 造 成 的 污 染， 从而起到保护环境的作用 。 ［１］
目前研究较多的生物降 解 高 分 子 材 料 是 脂 肪 族 聚 酯 ， ［２］ 如 ＰＬＡ、ＰＣＬ、ＰＢＳ、ＰＨＡ 等。 因 为 其 主 链 中 含 有 易 水 解 的 酯键，且分子链柔 顺，很 容 易 在 微 生 物 的 作 用 下 借 助 酶 的 催 化而发生降解。但脂肪族聚酯在使用过程中暴露出的诸多 缺陷（如熔点低、力学性能差、成 本 高 等）［３］，限 制 了 其 作 为 材 料的推广使用。与 之 不 同，芳 香 族 聚 酯 则 具 有 热 性 能 稳 定、 力学性能优良、价格低廉等优势，但使用后 较 难 降 解，极 耐 微 生物侵蚀。利用共 混 的 方 法，可 使 两 类 材 料 取 长 补 短，相 得 益彰。聚乳酸（ＰＬＡ）是一种 可 完 全 降 解 的 环 境 友 好 材 料 ， ［４］ 同时也是绿色生态高 分 子 材 料 ，被 ［５－９］ 认 为 是 替 代 石 油 基 塑 料最具潜力的产 品 ，并 ［１０，１１］ 且 ＰＬＡ 具 有 良 好 的 生 物 相 容 性 和生物降解性［１２］，将其与聚酯共混后可改善聚酯 的 可 降 解 能 力。可降解聚酯既能在使用时发挥 聚酯 本 身 的 优 良 性 能，又 不会在废弃时给环境带来污染 。 ［１３］
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部分相容聚合物共混体系的流变学研究聚合物共混材料的性能不仅与共混体系各组分的物理、化学特性以及组成配比等有关,而且与其内部结构也密切相关,因此,掌握结构与性能的关系并在此基础上通过加工有目的地控制其内部结构是设计高性能材料过程中的关键环节。
在结构与性能关系的研究中,材料的流变性能一直倍受关注,这是因为它不仅能为加工成型提供必要的材料参数,而且还可提供材料内部结构方面的信息。
加工成型的精密化、自动化也迫切要求深入了解动态加工条件下聚合物共混体系的热力学特征和动力学行为。
聚合物加工成型是一个远离平衡热力学的动态过程,这使得在平衡条件下得到的热力学理论不再有效,因此,研究流动条件下共混体系相结构形成和演变的规律,是实现有目的地加工成型的必要条件。
可以看出,对部分相容共混体系的流变性能以及流场影响相行为的研究不仅是多组分、多相聚合物共混体系的流变学、热力学和动力学研究中极具挑战性的课题,而且对聚合物材料的加工成型有着重要的指导意义。
本论文报告了应用小角激光散射仪(SALS)、旋转流变仪结合透射电子显微镜(TEM)对具有低临界共容温度(LCST)相行为的苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混体系的平衡热力学、粘弹性、相形态、相分离过程以及流场中的相行为进行的系统研究,主要内容如下:1)应用小角激光散射技术测定了SMA/PMMA共混体系的热力学相图并应用Flory-Huggins模型对其进行了分析,得到了该共混体系相互作用参数对温度的关系表达式;应用Helfand等的方法计算得到了不同温度下SMA/PMMA相分离体系的界面张力,发现随着温度的升高,界面张力增加,与不相容体系界面张力对温度的依赖性刚好相反;探索了该共混体系经由亚稳态分裂的相分离过程,并应用Cahn-Hilliard等的理论对相分离的初期、中期和后期阶段
进行了分析。
2)系统研究了不同组成的共混体系在均相区和相分离区的粘弹性质,结果表明,在均相区,不同温度下共混体系的动态模量利用时温叠加规则仅通过水平位移就可以很好地叠加在一起,无论是储能模量还是损耗模量在低频末端均近似地符合经典的低频末端标度关系;而在相分离区,动态模量偏离了经典的低频末端标度关系,其中储能模量的偏离尤为明显,从而导致了时温叠加的“失效”;相应地Han图、vGP图和Cole-Cole图也表现出不同于均相体系的特征;这些特。