第二章_聚合物的流变性质-文档资料

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(2)粘度很低的简单液体:t*=10-11s, 固体: t*>104s 一般弹性体: t*在10-4-104之间
(3)流动液体中的弹性形变还与聚合物的分子量、外力作 用时间、速度及熔体温度有关。
三、热塑性和热固性聚合物流变 行为的比较
热塑性聚合物:加热主要发生物理变化,使聚合物达到粘流 态以成型,然后冷却定型,材料的粘度在加工条件下没有发 生不可逆变化。
logTloggCC 21(T (T TT gg ))
公式用途: (1)以一定温度下测得的粘度数据来计算非晶态聚合物在其 它温度时的粘度; (2)粘度已知时,确定所需的温度。
粘弹性液体的应力-应变关系曲线
a-成型加工时的形变(T>Tg); b-成型后可逆 形变回复(T>Tg);c-成型后可逆形变回复(T= 室温或T<Tg)
如何判断是否属于粘弹性液体
液体流动以弹性为主还是以粘性行为为主,取决于外力作用 时间与松弛时间的关系。
(1)t>>t*,液体总形变以粘性形变为主,反之以弹性行为为主
黏度比来表示。
只有当聚合物处于粘流温度以上不宽的温度范围内, Andrade公式材适用。 当温度从玻璃化温度到熔点(粘流温度)很宽的范围
时,聚合物的粘流活化能已不为一常数。
W.L.F公式
Williams等人发现:Tg到 Tg+100℃, 非晶态聚合物粘度的对数与其处于温度T时的 自由体积分数成反比。
切应力 ,拉伸应力σ,和流体静压力P。
单位时间内的应变称为应变速率(或速度梯度),表示为
d
dt
一、牛顿流体及其流动方程
牛顿流体的流动定律
ddvrddt
μ为比例常数,称为牛顿粘度
牛顿流体的应力-剪切速度曲线
牛顿流体的粘度-剪切速度曲线
二、非牛顿流体及其流变行为
聚合物由于其大分子长链结构和分子间 的缠结,它的流动行为比较复杂。它的流动 常常是,剪应力与剪切速率不再成比例关系, 其粘度也不再是常数。把这类不服从牛顿流 动定律的流动称为非牛顿流动。具有此种流 动行为的液体称为非牛顿液体。
1、低剪切速度下流动,表现为牛顿性流动 2、液体具有恒定的粘度 3、适合流延成型、胶乳的涂刮、涂料的涂刷等 4、聚合物流体在第一流动区所对应的粘度称为,
零切粘度 0
第二流动区
1、聚合物流体表现为非牛顿性流动区域; 2、在剪应力的作用下,液体的结构发生了
变化,粘度也随之发生变化; 3、粘度变化的两种趋势:剪切变稀、剪切
加工温度对熔体流动性的影响
HA,ebT
流动度降低到某一定值时, 所需的硬化时间H与温度T
的关系。
A,,b为常数,T为加工时的温度。
综合考虑时间与温度的因素
VcAetbT
Vc-硬化速度; T-温度; t –时间
第二节 影响聚合物流变行为的 主要因素
第二节 影响聚合物流变行为的主 要因素
在一定的剪切速度下,聚合物的粘度由聚合物熔体中的自由 体积和大分子链间的缠结决定。
增稠
第三流动区
聚乙烯的流动曲线
1-121.1℃; 2-148.9℃; 3-176.5℃; 4-204.3℃; 5-234.3℃
时间依赖性液体
表现: 流动时的 应变或粘度不 仅与剪应力(或 剪切速度)的大 小有关,还与 应力作用时间 有关。
两种表观粘度随时间的变化
1、触变性液体:作用时间增加,表观粘度降低 产生原因:外力作用下,将静止时形成的次价
热固性聚合物:加热不仅发生物理变化,而且使活性官能 团发生交联。一旦材料硬化后,η→∞。
.
f ( ,T,)
热固性聚合物熔体的剪 切粘度与温度、剪切速 率和硬化程度α有关。
Gibson关系式
1 Aet
在一定的温度范围内,流度 随着时间的延长而下降。
其中A,α为常数;t为加热时间,t增加则ф降低。
键交联点破坏,从而是粘度降低。 2、震凝性液体:作用时间增加,表观粘度增加 产生原因:液体中不对称的粒子在剪切作用下
发生了取向排列,形成暂时的次价键交联点 这两种液体粘度变化都是可逆的,因为液体中
粒子或分子没有发生永久性的形变。
粘弹性液体
在粘性 流动中, 弹性行为 已经不能 被忽略的 液体。如: PE、PS等 聚合物的 熔体。
前言
什么是流变学
研究物质形变和流动的科学。
聚合物流变学研究的对象
应力作用下高分子材料产生弹性、塑性和粘性行为以及研究这些 行为与各种因素之间的相互关系。
聚合物流变学研究的复杂性
聚合物流变行为十分复杂;对于聚合物流变行为的解释仍然有很 多是定性的或经验的。
第一节 聚合物熔体的流变行为
加工过程中聚合物的形变是由于外力作用的结果,材料受力后 内部产生与外力相平衡的应力。由受力方式不同可分为:剪
几种典型的非牛顿流体
粘性液体及其指数定律
Kd dvrnKddtnK n
n 称为流动行为特定指数(简称流动指数),表征液 体偏离牛顿型流动的程度。
loglogKnlog
1-牛顿流体 2-膨胀性流体 3-假塑性流体(服从 指数定律) 4-假塑性流体(不服 从指数定律)
宽剪切速率范围的流动曲线
第一流动区
第二章 聚合物的流变性质
前言 聚合物熔体的流变行为 影响聚合物流动行为的主要因素
[思考题]
1) 聚合物的流动行为是如何分类的? 2) 非牛顿性液体的流动行为曲线和流变行为是怎样的? 3) 常见的非牛顿性液体有几种?它们流动时粘度是如
何随着剪切速率变化的? 4)温度和剪切速率对聚合物熔体黏度的影响。
影响聚合物粘度的主要因素有: 一、温度 二、压力 三、剪切速度或剪切力 四、聚合物的结构及组成
一、温度对粘度的影响
热塑性聚合物熔体粘度随着温度升高而呈指数函数的方式 降低。
粘度对温度的依赖关系用Andrade公式表示:
lnlnAE RT
公式仅适用于温度变化很 窄的范围,这一范围大约 有37.8℃的区间。
A:T→∞时的粘度常数
R:气体常数
Eη:聚合物粘流活化能 Eη的大小反应聚合物粘 度对温度的依赖性
ห้องสมุดไป่ตู้
Eη的大小反映聚合物黏度对温度的依赖性。 Eη愈大,榕体对温度愈敏感。
聚合物熔体粘度对温度的依赖性
1-PS
2-PC
3-PMMA 4-PP
5-CA
6-HDPE
7-POM 8-PA
9-PETD
聚合物黏度对温度的依赖性还可以用 温度敏感性指标来表示。 ——给定剪切速率下相差40 ℃的两个温度的
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