塑料成型基础(ppt)

5.热固性聚合物的流变学性质
热固性聚合物和热塑性聚合物流变行为的不同可以用下图加以说明：
流
C
B
动
性
A
jc 温度
图 温度对热固性聚合物流动性的影响
A—总的流动曲线；
B—粘度对流动性的影响曲线；
C—交联反应速度对流动性的影响曲线
6.熔体在简单几何形状导管内的流动分析
1).直圆管内流体的流动 （1）剪应力分布
体偏离牛顿流体性质的程度，称为非牛顿指数。
注： 在注射成型中，只有少数聚合物熔体的粘度对剪切速 率不敏感如PA、PC等，除常把它们近似视为牛顿流体外， 其它绝大多数的聚合物熔体都表现为非牛顿流体。这些 聚合物熔体都近似地服从指数流动规律。
上式可改写为： Kn1 （1.5）
a Kn1 （称为流变方程） （1.6）
Ⅰ 塑料聚合物熔体在注射机内的旋转螺杆与料筒之间进行输送、压 缩、熔融塑化，并将塑化好的熔体储存在料筒的端部。
Ⅱ 储存在料筒端部的熔体受螺杆的向前推压力并通过喷嘴、模具的 主流道、分流道和浇口，开始射入模腔内。
Ⅲ 塑料熔体经浇口射入模具型腔过程中的流动、相变与固化。
p
a
8Lqv
R4
p
注塑成型工艺及模具设计
2020/12/30
塑料成型基础(ppt)
西南交通大学
优选塑料成型基础
层流： * 流体质点做直线运动； * 流体分层流动，层间不相混合、不碰撞；
* 流动阻力来源于层间粘性摩擦力。 湍流：
主体做轴向运动，同时有径向脉动； 特征：流体质点的脉动 。 过渡流： 不是独立流型（层流+湍流）， 流体处于不稳定状态（易发生流型转变）。
n ＞1时，称为膨胀性液体。（属于膨胀性液体的主要是一些固
体含量较高的聚合物悬乳液）
n=1,但只有切应力达到或超过一定值后才能流动时,称为宾 哈姆流体
切
5
1
表
应 力
2
观 粘
度
3
4
1
2 3
剪切速率
不同类型流体的流动曲线
1—膨胀性流体； 2—牛顿流体；
3—假塑性流体； 4—复合型流体 5—宾哈姆流体
剪切速率
rR, ur0
1
dur 2l(p1p2)rdr
ur
p1p2
4l
(R2r2)
或
ur
p1p2
4l
R2(1r2 ) R2
可见，层流流动的速度分布为一抛物线；
壁面处速度最小，0 管中心处速度最大
ur uma[x1(Rr） 2]
Re≤2000
umax
u
层流时流体在圆管中的速度分布
第五节 聚合物熔体在成型过程中的流动状态
h1
p1
d r R
wk.baidu.com
uy τ
h2
p2
l 流体在圆管中速度分布曲线的推导
稳态流动: 整理得：
p1r2p2r22rl
r 2l
(p1
p2)
——适用于层流或湍流
r 0
rR
(管中心） 0
(管壁） max2Rl(p1p2)
τmax 剪应力分布
（2） 层流的速度分布
流体在圆管内分层流动示意图
ddrur2rl(p1p2)
a （称为流动方程） （1.7）
a — 非牛顿液体的表观粘度。
就表观粘度的力学性质而言，它与牛顿粘度相同。但是，
表观粘度表征的是非牛顿液体（服从指数流动规律）在外力
的左右下抵抗剪切变形的能力。由于非牛顿液体的流动规律
比较复杂，表观粘度除与流体本身的性质以及温度有关以外， 还受剪切速率的影响，这就意味着外力的大小及其作用时间
也能改变流体的粘稠性。
讨论：
n＝1时， a K 这意味着非牛顿流体变为牛顿流体，所以，
n值可以用来反映非牛顿也体偏离牛顿流体性质的程度。
n≠1时 ，绝对值∣1－n∣越大，流体的非牛顿性越强，剪切速率 对表观粘度的影响越强。
其中n＜1时，称为假塑性液体。（在注射成型中，除了热固性
聚合物和少数热塑性聚合物外，大多数聚合物熔体均有近似假塑 性液体流变学的性质）
τ
如纸浆、牙膏、污水泥浆等。
Ⅳ 触变性流体：表观粘度随时间的延长 而减小，如油漆等。 Ⅴ 粘弹性流体：既有粘性，又有弹性。 当从大容器口挤出时， 挤出物会自动 胀大。
如塑料和纤维生产中都存在这种现象。
0
d u /d y
A -牛顿流体； B -假塑性流体； C -宾汉塑性流体； D-胀塑性流体；
牛顿流体与非牛顿流体剪应力 与速度梯度的关系
不同类型流体的流变曲线
1—膨胀性流体； 2—牛顿流体；3—假塑性流体
Ⅰ 假塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而减小。
几乎所有高分子溶液或溶体属于假塑性流体。
Ⅱ 胀塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而增大。
淀粉、硅酸盐等悬浮液属于胀塑性流体。
Ⅲ 粘塑性流体：当应力低于τ0 时，不流动；当应力 高于τ0时，流动与牛顿型流体一样。 τ0 称为 屈服应力。
3.假塑性液体的流变学性质
在中等剪切速率区域，假塑性液体的流变学性质表现为：
1）变形和流动所需要的切应力随剪切速率变化，并呈
指数规律增大； 2）变形和流动所受到的粘滞阻力，即液体的表观粘度
随剪切速率变化，并呈指数规律减小。
这种现象称为假塑性液体的“剪切稀化”
4.影响聚合物流变学性质的因素
（1）聚合物结构对粘度的影响 ❖ 分子结构 ❖ 相对分子质量 ❖ 相对分子质量分布（聚合物内大分子之间相对分 子质量的差异） ❖ 助剂
（2）温度对粘度的影响
注：注射成型生产中，依靠提高温度降低熔体粘度以改善流动 性的工艺控制方法，主要适用于粘度对剪切速率不太敏感或其熔体 近似服从牛顿流动规律的聚合物，如PMMA、PC、PA-66等这些材 料不需要增加很多温度而它们的粘度却下降不少。
（3）压力对粘度的影响
注：粘度对压力的敏感性会因聚合物不同而不同。通常认 为，聚合物熔体的压缩率越大，其粘度对压力的敏感性越强
其特征为应变随应力作用的时间线性地增加，且粘度保 持不变（定温情况下），应变具有不可逆性质，应力解 除后应变以永久变形保持下来。
2. 指数流动规律：
Kdvn Kdn Kn
dr dt
式中 K—与聚合物和温度有关的常数，可反映聚合物熔
体的粘稠性，称为粘度系数；
n—与聚合物和温度有关的常数，可反映聚合物熔
1.牛顿流动规律：
牛顿在研究液体流动时发现，温度一定时，低分子液 体在流动时的切应力和剪切速率之间存在着如下关系：
d d
dr dt
d
式中 dr —液层之间的单位距离内的速度差，称为速度梯度
d dt
—单位时间内的切应变，称为剪切速率。
—比例常数，称为剪切粘度或牛顿粘度。
凡是液体层流时符合牛顿流动规律的通称牛顿流体，