高分子材料加工流变学模板精选课件PPT

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牛顿流体
牛顿流体举例
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四、非牛顿液体的流动
根据流体的流变方程式或流变曲线图，可将非牛顿型流体分类
粘性流体
与时间无关
假塑性流体 无屈服应力
涨塑性流体
有屈服应力—宾汉塑性流体
非牛顿型流体
与时间有关
粘弹性流体
触变性流体 流凝性流体
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（一）与时间无关的流体
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（1）假塑性流体
应用
塑料加工中，
在不增加温度的
情况下，适当提
高螺杆转塑，可
降低高分子熔体
的剪切黏度，从
而提高熔体的流
动性。 2021/3/2
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（2）涨塑性（膨胀性）流体
特点
流体的表观黏度随剪切
速率的增大而增加，剪 剪
切应力对剪切应变作图
切 应
为一向上弯的曲线， 如 力
图中曲线d所示。
举例： 某些溶胶和石膏悬浮液
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第二节 高分子材料的拉伸流动
高分子材料流动的方式 1.剪切流动
如高分子材料熔体在加工设备或口模中的 流动 2.拉伸流动
如双向拉伸薄膜、纤维、单丝及吹塑薄膜 等产
品在生产加工中的拉伸
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一、拉伸流动与拉伸黏度
特点： 流体流动的速度梯度方向与流动方向相平行，即产 生了纵向的速度梯度场，此时流动速度沿流动方向 而喷 改丝板 变
τ对γ关系曲线或是通过原点的曲线，或是 不通过原点的直线
对与时间无关的黏性流体来说，黏度一词
便失去意义。但是，这些关系曲线在任一
特定点上也有一定的斜率，故与时间无关
的黏性流体在指定的剪切速率下，有一个
相应的表观黏度ηa值，即.
a / r
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（1）假塑性流体
特点： 流体的表观黏度随剪切 速率的增大而减小，剪 切应力对剪切应变作图 为向下弯曲的曲线，如 图所示
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第一节 高分子流体的剪切流动
流体的种类 区分方法：以τ对γ作图，看曲线的形状
➢ 牛顿流体 ➢ 非牛顿流体
和时间无关的流体：假塑性流体；胀塑性流体； 宾汉流体
和时间有关的流体：触变性流体；流凝性流体
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牛顿流体
特点
如右图所示，剪切应 力对剪切应变作图为 通过原点的直线。
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（3）宾汉流体
特点
以剪切应力对剪切应变作
图，为不通过原点的直线
剪
或曲线，即存在剪切屈服 切
应力。如右图所示。
应 力
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剪切应变
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（3）宾汉流体
数学描述
.
y p r
刚性系数 剪 切 应 力
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屈服应力
剪切应变
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（3）宾汉流体
宾汉流体流变行为解释 液体在静止时内部有一些结构，当外加应力 超过临界剪切应力τy时，这种结构完全崩溃， 这时流体开始流动 。
定量关系
F=ηS ΔV/ΔY
F/S=η ΔV/ΔY
τ= η γ η：黏滞系数或动力黏
度，简称为黏度
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牛顿流体
关于黏度的讨论 1）物理意义：促使流体产生单位速度梯度的剪
切力 2）黏度的影响因素 ➢ 流体本身的性质：如流体的结构、组成等 ➢ 温度：温度上升导致黏度下降 ➢ 压力：压力增加导致黏度增加
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剪切应变
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（2）涨塑性（膨胀性）流体
涨塑性流体的数学描述-指数定律
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（2）涨塑性（膨胀性）流体
涨塑性流体流变行为的解释
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（2）涨塑性（膨胀性）流体
涨塑性流体流变行为的解释
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（2）涨塑性（膨胀性）流体
涨塑性流体举例 ✓ 高固含量的悬浮液 ✓ 胶乳 ✓ 聚合物熔体-填料体系 ✓ 油漆-颜料体系
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（1）摇溶性（触变性）流体
特点： 表观黏度随剪切力作用时间的延长而降低
解释： 在持续剪切过程中，有某种结构的破坏， 使黏度随时间减少
举例： 高分子化合物溶液、某些流质食品和油漆
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（2）流凝性（震凝性）流体
特点： 流体的表观黏度随剪切力作用时间的延长而 增加
解释： 剪切过程中伴随着某种结构的形成
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第一节 高分子流体的剪切流动
层流模型
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第一节 高分子流体的剪切流动
层流模型
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第一节 高分子流体的剪切流动
层流模型
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第一节 高分子流体的剪切流动
几个概念 1.剪应力：τ =F/S 2.剪切应变（速度梯度）： γ=ΔV/ΔY 或γ=dv/dy 3.粘性、 内摩擦力、黏性摩擦力
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（1）假塑性流体
假塑性流体的流变行为的分 子机理
➢ 熔体
1.缠结与解缠结 2.解缠结后在流动方向上的 取向
➢ 溶液
高分子材料浓溶液在剪切流 动中，分子线团所包围的小 分子被挤出，其直径减小
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（1）假塑性流体
假塑性流体举例 ➢ 高分子溶液或熔融体 ➢ 油脂 ➢ 淀粉悬浮液 ➢ 蛋黄浆 ➢ 油漆
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Leabharlann Baidu
假塑性流体
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（1）假塑性流体
数学描述1-指数定律（幂律定律）
剪切应力 非牛顿指数，偏移牛顿 流体的程度，n<1 剪切应变 流体稠度
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（1）假塑性流体
数学描述2-指数定律（幂律定律）
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（1）假塑性流体
假塑性流体的粘度
牛顿流体流动方程
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（3）宾汉流体
宾汉流体举例 ✓ 泥浆 ✓ 牙膏 ✓ 油漆 ✓ 沥青
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（二）与时间有关的流体
特点： 在一定剪切速率下，非牛顿型流体表观黏度随 剪切力作用时间的延长而降低或升高的流体， 则为与时间有关的黏性流体 。
类型 ✓ 摇溶性流体 ✓ 震凝性流体
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第一章 高分子材料加工流变学概论
第一节 高分子流体的 剪切流动
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基本概念
流变学：研究材料流动和形变的科学，是流 体力
学与固体力学的有机结合, 其重点是 研
究稳态流动随时间变化的形变过程。
高分子材料加工过程特点
1.加热熔融、受力流动变形、冷却定型 2.熔体或溶液流动过程中的黏性和弹性
喷丝孔中的 剪切流动区 转变区
拉伸流动区
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一、拉伸流动与拉伸黏度
拉伸流动举例 1.塑料熔体在口模
中的收敛流动或 发散流动
即：模具流道存 在压缩比
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一、拉伸流动与拉伸黏度
拉伸流动举例 2.高分子材料加工中的拉伸
例：头盔的生产；管材的生产；容器的生产