第六章高聚物熔体流变特性
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【精品课件】聚合物熔体的流变性
(3.4kJ/mol)大。实测烃类同系物的E ，当C
原子数大于20-30时与分子量无关。不同分子 量高聚物的流动活化能与分子量无关。
高分子的流动
高分子流动通过链段的相继跃迁来实现
2．高分子流动不符合牛顿流体流动规律
大多数聚合物的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。
3．高分子流动时伴有高弹形变
3．牛顿流体
为常数
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，称为牛顿流体
4．非牛顿流体
之间不呈直线关系，通常采用“幂次定 律”的经验方程来描述其流动行为。
=Kn
K：常数；（非稠度） n：流动指数。
非牛顿流体：
粘度随剪切应力和剪切速率的变化而改变的 流体。
课堂讨论
1．什么叫剪切应力、剪切速率和粘度？ 2．什么是牛顿流体？什么是非牛顿流体？ 3．高聚物的流动有什么特点？ 4．影响粘流温度的因素有哪些？ 5．什么叫熔融指数？ 6．聚合物熔体一般是什么类型的流体？ 7．为什么合成聚合物要控制分子量？ 8．为什么聚合物都有一个明确的玻璃化转变温度， 却没有明确的粘流温度？
二．非牛顿流体的类型
1．粘度与时间无关
（1）假塑性流体
粘度随剪切速率的增加而 减小，即剪切变稀
n<1
（2）胀塑性流体（膨胀性流体）
粘度随剪切应力的增大而升高，即剪切 变稠，n>1
在聚合物熔体和浓溶液 中罕见，在聚合物乳液、 悬浮液中常见。
（3）宾汉流体
又称塑性流体
在剪切力小于某一临界
值y 时不发生流动，而 超过 y 后，则可像牛顿
低分子液体流动是完全不可逆的。
高聚物进行粘性流动时，伴随一定的高弹 形变，这部分是可逆的。
原子数大于20-30时与分子量无关。不同分子 量高聚物的流动活化能与分子量无关。
高分子的流动
高分子流动通过链段的相继跃迁来实现
2．高分子流动不符合牛顿流体流动规律
大多数聚合物的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。
3．高分子流动时伴有高弹形变
3．牛顿流体
为常数
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，称为牛顿流体
4．非牛顿流体
之间不呈直线关系，通常采用“幂次定 律”的经验方程来描述其流动行为。
=Kn
K：常数；（非稠度） n：流动指数。
非牛顿流体：
粘度随剪切应力和剪切速率的变化而改变的 流体。
课堂讨论
1．什么叫剪切应力、剪切速率和粘度？ 2．什么是牛顿流体？什么是非牛顿流体？ 3．高聚物的流动有什么特点？ 4．影响粘流温度的因素有哪些？ 5．什么叫熔融指数？ 6．聚合物熔体一般是什么类型的流体？ 7．为什么合成聚合物要控制分子量？ 8．为什么聚合物都有一个明确的玻璃化转变温度， 却没有明确的粘流温度？
二．非牛顿流体的类型
1．粘度与时间无关
（1）假塑性流体
粘度随剪切速率的增加而 减小，即剪切变稀
n<1
（2）胀塑性流体（膨胀性流体）
粘度随剪切应力的增大而升高，即剪切 变稠，n>1
在聚合物熔体和浓溶液 中罕见，在聚合物乳液、 悬浮液中常见。
（3）宾汉流体
又称塑性流体
在剪切力小于某一临界
值y 时不发生流动，而 超过 y 后，则可像牛顿
低分子液体流动是完全不可逆的。
高聚物进行粘性流动时，伴随一定的高弹 形变，这部分是可逆的。
高分子物理 聚合物流变学
小分子液体的流动：分子向 “孔穴” 相继跃迁
small molecule hole
高分子熔体的流动：链段向 “孔穴” 相继跃迁 Reptation 蛇行
13
Flow curve
a
Kn
第一牛顿区
0零切粘度
第二牛顿区
无穷切粘度，极限粘度
假塑性区
流动曲线斜率n<1 随切变速率增加，ηa值变小 加工成型时，聚合物流体所经受的 切变速处于该范围内(100-103 s-1)
PC聚碳酸酯
63.9 79.2 108.3-125
PVC-U硬聚氯乙烯
147-168
PVC-P增塑聚氯乙烯
210-315
PVAc聚醋酸乙烯酯
250
Cellulose纤维素醋酸酯
293.320
Temperature
温度
Activation energy
粘流活化能是描述材料粘-温依赖性的物理量，表示流动单元（即链段） 用于克服位垒，由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量
183℃/PS
242k 217k 179k 117k 48.5k
28
分子量的影响
log
从成型加工的角度
降低分子量可增加流动性，改善加工性 能，但会影响制品的力学强度和橡胶的 弹性
牛顿流动定律
: Melt viscosity
液体内部反抗流动 的内摩擦力
1Pa s = 10 poise (泊)
牛顿流体的粘度仅与流体分子的结构和温度有关，与切应力和切变速率无关
7
Types of Melt Flow
液体流动的类型
类型
曲线 公式 实例
Shear stress Shear stress Shear stress Shear stress Viscosity
small molecule hole
高分子熔体的流动：链段向 “孔穴” 相继跃迁 Reptation 蛇行
13
Flow curve
a
Kn
第一牛顿区
0零切粘度
第二牛顿区
无穷切粘度，极限粘度
假塑性区
流动曲线斜率n<1 随切变速率增加，ηa值变小 加工成型时，聚合物流体所经受的 切变速处于该范围内(100-103 s-1)
PC聚碳酸酯
63.9 79.2 108.3-125
PVC-U硬聚氯乙烯
147-168
PVC-P增塑聚氯乙烯
210-315
PVAc聚醋酸乙烯酯
250
Cellulose纤维素醋酸酯
293.320
Temperature
温度
Activation energy
粘流活化能是描述材料粘-温依赖性的物理量，表示流动单元（即链段） 用于克服位垒，由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量
183℃/PS
242k 217k 179k 117k 48.5k
28
分子量的影响
log
从成型加工的角度
降低分子量可增加流动性，改善加工性 能，但会影响制品的力学强度和橡胶的 弹性
牛顿流动定律
: Melt viscosity
液体内部反抗流动 的内摩擦力
1Pa s = 10 poise (泊)
牛顿流体的粘度仅与流体分子的结构和温度有关，与切应力和切变速率无关
7
Types of Melt Flow
液体流动的类型
类型
曲线 公式 实例
Shear stress Shear stress Shear stress Shear stress Viscosity
高聚物的流变性能
高聚物分子量多分散性的影响 高聚物分子量多分散性的影响 分子量多分散性 a. 高分子量部分对方次影响很大 b. 平均分子量的统计方法多种（数均分子量、重均分子 平均分子量的统计方法多种（数均分子量、 量、黏均分子量等） 黏均分子量等） 零切变速率下的黏度数值不很准确 零切变速率下的黏度数值不很准确 外推需要有正确的 η 与 γ 的关系式，实际上难以得到。 ɺ 的关系式，实际上难以得到。
50-67 105 63 108.3-125 79.2
∆Eη
相当于含10~50个－CH2－单元的流动活化能 个 相当于含 （链段的大小） 链段的大小）
说明： 说明：
整链的移动是分段进行的 整链的移动是分段进行的； 分段进行 通过链段的逐段位移实现的，很像蚯蚓的蠕动； 链段的逐段位移实现的 通过链段的逐段位移实现的，很像蚯蚓的蠕动； 没有链段的运动，就不会有整链的移动。 没有链段的运动，就不会有整链的移动。
不同高聚物熔体的黏度随剪切速率的变化情况有着较大的 差别 柔性高分子较容易通过链段运动而取向， 柔性高分子较容易通过链段运动而取向，因此黏度随剪 较容易通过链段运动而取向 切速率的增加而明显下降； 切速率的增加而明显下降； （如，氯化聚醚和聚乙烯） 氯化聚醚和聚乙烯） 刚性高分子的链段运动较为困难， 刚性高分子的链段运动较为困难，因此随着剪切速率增 加，黏度变化并不大。 黏度变化并不大。 （如，醋酸纤维素和聚碳酸酯） 醋酸纤维素和聚碳酸酯）
n <1
n >1
膨胀性流体： 膨胀性流体：
牛顿流体： 牛顿流体：
n =1
η=K
定义表观黏度： 定义表观黏度： 表观黏度
η a = σ γɺ = K γɺ
n −1
大多数高聚物熔体属于假塑性流体 n < 1
50-67 105 63 108.3-125 79.2
∆Eη
相当于含10~50个－CH2－单元的流动活化能 个 相当于含 （链段的大小） 链段的大小）
说明： 说明：
整链的移动是分段进行的 整链的移动是分段进行的； 分段进行 通过链段的逐段位移实现的，很像蚯蚓的蠕动； 链段的逐段位移实现的 通过链段的逐段位移实现的，很像蚯蚓的蠕动； 没有链段的运动，就不会有整链的移动。 没有链段的运动，就不会有整链的移动。
不同高聚物熔体的黏度随剪切速率的变化情况有着较大的 差别 柔性高分子较容易通过链段运动而取向， 柔性高分子较容易通过链段运动而取向，因此黏度随剪 较容易通过链段运动而取向 切速率的增加而明显下降； 切速率的增加而明显下降； （如，氯化聚醚和聚乙烯） 氯化聚醚和聚乙烯） 刚性高分子的链段运动较为困难， 刚性高分子的链段运动较为困难，因此随着剪切速率增 加，黏度变化并不大。 黏度变化并不大。 （如，醋酸纤维素和聚碳酸酯） 醋酸纤维素和聚碳酸酯）
n <1
n >1
膨胀性流体： 膨胀性流体：
牛顿流体： 牛顿流体：
n =1
η=K
定义表观黏度： 定义表观黏度： 表观黏度
η a = σ γɺ = K γɺ
n −1
大多数高聚物熔体属于假塑性流体 n < 1
聚合物熔体的基本流变性能
2 聚合物熔体的基本流变性能
• 纯粘性系统的非牛顿流体可分为宾汉流体、膨胀 性流体和假塑性流体。
• 1）宾汉流体（曲线D） • 宾汉流体在流动前存在一个剪切屈服应力τy，
只有当剪切应力高于τy时，宾汉流体才开始流动。
•
• ηp称为宾汉粘度y p ( y )
2 聚合物熔体的基本流变性能
• 图2-2 非牛顿流动的流动曲线
流动。在此情况下，流体与外界可以进行热量传 递，但传入和输出热量应保持相等。 • 在塑料成型的实际条件下，高聚物熔体的流动 一般均呈现非等温状态。一方面是由于成型工艺 有要求将流程各区域控制在不同的温度下；另一 方面，是粘性流动过程中有生热和热效应，使流 体在流道径向和轴向存在一定的温度差。
2 聚合物熔体的基本流变性能
流体，非牛顿流体的流动称为非牛顿流动。
2 聚合物熔体的基本流变性能
根据τ与呈非线性关系的不同特征，可将非牛 顿型流体分为三大类：粘性系统、有时间依赖性 的系统和粘弹性系统。 • 粘性系统的流体，其切变速率只依赖于所施加的 切应力，即切变速率与切应力有函数关系，而与 切应力施加的时间长短无关。 • 有时间依赖性的系统，其特点是切变速率不仅依 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。这类非牛顿型流体有两种：触 变性流体和震凝性流体。
• 3）膨胀性流体（曲线C） • 它的流动曲线弯向剪切应力坐标轴，不
存在屈服应力。剪切速率增加比剪切应力 增大要慢一些。其特征是粘度随剪切速率 或剪切应力的增大而升高，故称为剪切增 稠的流体。
2 聚合物熔体的基本流变性能
• 2.1.5 非牛顿流体的幂律方程
• (1) 宾汉流体
•
•Hale Waihona Puke 当 y时， 0••
第六章 高聚物熔体的流变性
第六章 高聚物熔体的流变性1 定义下列术语：1) 层流与湍流，2) 横向速度梯度与纵向速度梯度，3) 切粘度与拉伸粘度，4) 库爱特流动（拖流动）与泊肃叶流动（压力流动），5) 牛顿流体与非牛顿流体，6) 宾哈塑性流体、假塑性流体和膨胀性流体，7)表观粘度 a η、零切变速率粘度0η和极限粘度 ∞η，8) 熔融指数 MI ，9)挤出胀大比。
2 分别以线性座标和双对数座标画出牛顿流体、宾哈流体、假塑性流体和膨胀性流体的流动曲线(即 γτ -和 γτ log log -曲线)以及它们的 γη -a 曲线。
★ 3 已经测得某高聚物熔体的流动曲线如题6-3图所示，求：1) 0η和 ∞η；2) γ ＝10-1，1，104，108，1012时的 a η和非牛顿指数 n 。
(题6-3图)4 为什么许多高聚物熔体都呈切力变稀的流动特性？5 画出牛顿流体在圆管中流动（泊肃叶流动）时截面上各点的流速分布和速度梯度（切变速率）分布。
★ 6 如果某种塑料熔体在模腔中流动的速度分布如题6-6图所示，将会导致塑料制品中取向分布的状况如何？题6－6图题6－7图★ 7 浇口在底部的注射成型薄壁塑料杯很容易以如题6-7图所示的方式开裂，试分析其原因。
8 测定熔体切粘度的常用方法有哪些？各方法适用于什么粘度范围和切变速率范围？写出各方法中实测的量和计算切粘度的公式。
★ 9 测得某高聚物熔体的熔融指数为0.4。
已知熔融指数仪的活塞截面积为1cm 2，测试中所用毛细管的长度为1cm，直径为0.1cm；设熔体密度为约13cmg。
试计算该熔体在流过毛细管时管壁处的切变速率Rγ 、切应力Rτ以及该熔体的表观粘度aη（忽略各种校正）。
当砝码重量改为21.6公斤时，测得这种高聚物熔体的熔融指数为8，问该高聚物熔体是牛顿流体还是非牛顿流体。
★10试述聚合物分子量对流动活化能和熔体切粘度的影响。
流动活化能与熔体切粘度的温度敏感性之间有什么关系？如何求聚合物的流动活化能。
高聚物熔体的流变行为.
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， 非牛顿流体 n
a r K r
式中为剪切速率；称为非牛顿性指数（<1称为假塑性）；为表观 黏度，表观黏度比高聚物真正的黏度（零剪切黏度）小。其中有 假塑性流体P、胀流型流体d和宾汉（Bingham）流体B。 假塑性流体的流动曲线如图1-16
（1）牛顿流体及其流变行为 流体在圆管中流动时产生的流动形式有层流和湍流两种。 层流和湍流常以雷诺准数（Re）值来区分。Re值小于2100为层流， Re值大于2500时液体就从层流逐渐转变为湍流流动，由层流到湍 流的过渡区Re值可达2000到4000或更多，高聚物熔体在成型过程 中的流动基本属于层流流动，其中Re值常小于10。
完整的流动曲线（包括熔体和溶液）见图1-17，该曲线分五个区， 分述如下： ①第一牛顿区：剪切力太大，高分子链为无规线团，有缠结存在。 ②假塑性区：线团解缠结，链段沿流动方向取向。 ③第二牛顿区：分子链完全取向，黏度达恒定值。 ④胀流区：发生拉伸流动，黏度急剧上升，为胀塑性流体。 ⑤湍流（熔体破裂）。
dv运动面剪切力静止面图114剪切流动示意图塑料受力作用后产生的变形及尺寸改变即几何形状的改变称为应变用表示单位时间内的应变称为应变速率或速度梯度用表根据高聚物熔体在流动过程中粘度与应力或应变速率之间的关系可以将高聚物的流动行为分为牛顿流体和非牛顿流体两大类
高聚物熔体的流变行为
塑料在成型过程中由于外力作用产生变形，塑料受外 力作用后内部产生与外力相平衡的力称为应力，单位为帕 斯卡，简称帕（Pa）。通常产生的应力有三种：剪切应力、 拉伸应力和压缩应力。在塑料成型中最重要的是剪切应力， 其次是拉伸应力。压缩应力不太重要，一般都忽略不计。 剪切流动如图1-14。
7.高聚物熔体的流变性质
第一章 高聚物熔体的流变性质主要内容：（1）液体的流动类型 （2）高分子熔体的流动特征 （3）影响高聚物熔体粘度的因素 （4）高聚物熔体弹性效应的表现 （5）高聚物熔体粘度的测量方法难点内容：弹性效应的理解掌握内容：（1）牛顿流体和非牛顿流体的流动特征（2）高聚物熔体的流动特征及影响流动温度的因素 （3）影响切粘度的结构因素及外在因素理解内容：（1）高聚物熔体的流动机理（2）高聚物熔体弹性效应的机理、现象及影响因素了解内容：（1）高聚物熔体粘度的测量方法 （2）拉伸粘度的基本情况§8 高聚物的基本流变性质 §8、1流变学的基本概念简介一、流动的方式 1、速度方向 2、速度梯度方向 剪切流动 a 库爱特（拖流动）b 泊肃叶（压力流）拉伸流动速度方向平行速度梯度方向 二.流体的基本类型γγ⋅==⋅=⋅=dtd dt dy dx dy dt dx dY dv 11(1) 牛顿流体στ=η·γ (η为常数) 熔体结构不变 (2) 非牛顿流体 表观粘度ηa =γτσ⋅a. 胀塑流体n k a γγηστ⋅⋅==⋅γ↑ ηa b. 假塑性流体στ=ηa γn(n<1)γ↑.ηa ↓ (剪切变稀)c. στ=σb + k γn三.假塑性流体的基本特性习题1.名词解释牛顿流体 非牛顿流体 假塑性流体 胀塑性流体 Bingham 流体 零切粘度 表观粘度 熔融指数 第一法向应力差 挤出胀大 真实粘度2.大分子流动是如何实现的？3.大分子流动的基本特征是什么？4.流体流动的基本类型有哪些？分别用τ－γ、η－γ、lg τ－lg γ、lg η－lg γ曲线示意图。
5.分析假塑性流体流动的η－γ曲线，并从分子运动论的角度给予解释。
6.为什么粘流态高聚物的表观粘度小于其真实粘度？7.用分子运动论的观点解释下列曲线：(1)分子量对粘度的影响 (2)分子量分布对粘度的影响（α1,α2为分布指数）(3)柔顺性对粘－温特性的影响 (4)柔顺性对粘－切特性的影响8.为了降低聚合物在加工中的粘度，对刚性和柔性链的聚合物各应采取哪些措施？9.为了提高聚合物熔体在加工中的粘度的稳定性，对刚性柔性链聚合物各应严格控制哪些工艺条件？10.试解释聚合物粘流态的粘度－温度等效性。
高聚物流变学
高聚物流变学
目 录
• 引言 • 高聚物流变学基础 • 高聚物熔体流变学 • 高聚物溶液流变学 • 高聚物流变测量技术与方法 • 加工过程中高聚物流变学应用
01 引言
高聚物流变学概述
高聚物流变学定义
01
研究高聚物材料在应力、应变、温度等外部条件下流动与变形
规律的科学。
研究对象
02
包括塑料、橡胶、纤维等高分子材料。
结构-流变性质关系
探讨高聚物结构与流变性质之间的关系，为材料设计和应用提供 依据。
测量误差来源及改进措施
仪器误差
操作误差
环境因素
定期对测量仪器进行校 准和维护，减小仪器误
差。
提高实验人员的操作技 能，规范实验操作流程。
控制实验室温度、湿度 等环境因素，保持实验
条件稳定。
样品因素
选择具有代表性的样品 进行测量，避免样品差
拉伸流动和剪切流动
拉伸流动是指流体在拉伸应力作用下产生的流动，而剪切流动是指流体在剪切 应力作用下产生的流动。高聚物熔体在加工过程中，通常同时受到拉伸和剪切 作用。
粘度与剪切速率关系
剪切变稀现象
高聚物熔体的粘度随剪切速率的增加 而降低，表现为非牛顿流体的特性。 这是由于高分子链在剪切作用下发生 取向和解缠结，导致流体粘度降低。
异引起的误差。
06 加工过程中高聚物流变学 应用
注塑成型过程中流变学问题
熔体流动行为
高聚物熔体在注塑机筒内和模具型腔中的流动行为，包括剪切速率、 粘度、温度等因素对流动的影响。
填充过程
熔体在填充模具型腔时的流动前沿、流动速度、压力分布等，以及 由此产生的制品表面质量和尺寸精度问题。
保压过程
保压阶段熔体的补充流动和冷却收缩对制品内部应力和翘曲变形的影 响。
目 录
• 引言 • 高聚物流变学基础 • 高聚物熔体流变学 • 高聚物溶液流变学 • 高聚物流变测量技术与方法 • 加工过程中高聚物流变学应用
01 引言
高聚物流变学概述
高聚物流变学定义
01
研究高聚物材料在应力、应变、温度等外部条件下流动与变形
规律的科学。
研究对象
02
包括塑料、橡胶、纤维等高分子材料。
结构-流变性质关系
探讨高聚物结构与流变性质之间的关系，为材料设计和应用提供 依据。
测量误差来源及改进措施
仪器误差
操作误差
环境因素
定期对测量仪器进行校 准和维护，减小仪器误
差。
提高实验人员的操作技 能，规范实验操作流程。
控制实验室温度、湿度 等环境因素，保持实验
条件稳定。
样品因素
选择具有代表性的样品 进行测量，避免样品差
拉伸流动和剪切流动
拉伸流动是指流体在拉伸应力作用下产生的流动，而剪切流动是指流体在剪切 应力作用下产生的流动。高聚物熔体在加工过程中，通常同时受到拉伸和剪切 作用。
粘度与剪切速率关系
剪切变稀现象
高聚物熔体的粘度随剪切速率的增加 而降低，表现为非牛顿流体的特性。 这是由于高分子链在剪切作用下发生 取向和解缠结，导致流体粘度降低。
异引起的误差。
06 加工过程中高聚物流变学 应用
注塑成型过程中流变学问题
熔体流动行为
高聚物熔体在注塑机筒内和模具型腔中的流动行为，包括剪切速率、 粘度、温度等因素对流动的影响。
填充过程
熔体在填充模具型腔时的流动前沿、流动速度、压力分布等，以及 由此产生的制品表面质量和尺寸精度问题。
保压过程
保压阶段熔体的补充流动和冷却收缩对制品内部应力和翘曲变形的影 响。
聚合物的流变形PPT讲稿
锥板式 平行板式 圆筒式
13
落球粘度计
原理：半径为r，密度
为 的圆球，在粘度
为无限延，伸密的度液为体中运的动 s
时，小球受阻力
应用：测低切变速率下零切粘度
14
毛细管粘度计
原理：活塞杆在十字头的带动 下以恒速下移，挤压高聚物熔 体从毛细管流出，用测力头将 挤出熔体的力转成电讯号在记
录仪上显示，从 v ~ p 的测定， 可求得 与之间的关系
聚合物的流变形课件
1
2
9.1.1 聚合物的粘性流动
----聚合物流变学基础
• 当高聚物熔体和溶液（简称流体）在受
外力作用时，既表现粘性流动，又表现 出弹性形变，因此称为高聚物流体的流 变性或流变行为.
• 流变学是研究物质流动和变形的一门科
学，涉及自然界各种流动和变形过程。
热塑性聚合物的加工成型大多是利用其熔体的 流动性能。这种流动态也是高聚物溶液的主要 加工状态。
18
9.2.2 影响粘流温度的因素
• 分子结构的影响
– 分子链越柔顺，粘流温度越低； – 分子链的极性越大，粘流温度越高。
• 分子量的影响
– 分子量越大，分子运动时受到的内摩擦阻力越大； – 分子量越大，分子间的缠结越厉害，各个链段难以向
幂律区（假塑区）
第二牛顿区
11
实际聚合物熔体分三个区域 （缠结理论）
1、第一牛顿区 低切变速率，曲线的斜率n＝1，符合牛顿流动定律。该区的粘度通 常称为零切粘度，即切变速率的粘度。低剪切速率时，缠结与 解缠结速率处于一个动态平衡，表观粘度保持恒定，类似牛顿流体。
2、假塑性区(非牛顿区) 流动曲线的斜率n<1，该区的粘度为表观粘度ηa，随着切变速率的 增加，ηa值变小。剪切速率升高到一定值，解缠结速度快，再缠结 速度慢，流体表观粘度随剪切速率增加而减小，即剪切稀化，呈假塑 性行为。通常聚合物流体加工成型时所经受的切变速率正在这一范围内。
13
落球粘度计
原理：半径为r，密度
为 的圆球，在粘度
为无限延，伸密的度液为体中运的动 s
时，小球受阻力
应用：测低切变速率下零切粘度
14
毛细管粘度计
原理：活塞杆在十字头的带动 下以恒速下移，挤压高聚物熔 体从毛细管流出，用测力头将 挤出熔体的力转成电讯号在记
录仪上显示，从 v ~ p 的测定， 可求得 与之间的关系
聚合物的流变形课件
1
2
9.1.1 聚合物的粘性流动
----聚合物流变学基础
• 当高聚物熔体和溶液（简称流体）在受
外力作用时，既表现粘性流动，又表现 出弹性形变，因此称为高聚物流体的流 变性或流变行为.
• 流变学是研究物质流动和变形的一门科
学，涉及自然界各种流动和变形过程。
热塑性聚合物的加工成型大多是利用其熔体的 流动性能。这种流动态也是高聚物溶液的主要 加工状态。
18
9.2.2 影响粘流温度的因素
• 分子结构的影响
– 分子链越柔顺，粘流温度越低； – 分子链的极性越大，粘流温度越高。
• 分子量的影响
– 分子量越大，分子运动时受到的内摩擦阻力越大； – 分子量越大，分子间的缠结越厉害，各个链段难以向
幂律区（假塑区）
第二牛顿区
11
实际聚合物熔体分三个区域 （缠结理论）
1、第一牛顿区 低切变速率，曲线的斜率n＝1，符合牛顿流动定律。该区的粘度通 常称为零切粘度，即切变速率的粘度。低剪切速率时，缠结与 解缠结速率处于一个动态平衡，表观粘度保持恒定，类似牛顿流体。
2、假塑性区(非牛顿区) 流动曲线的斜率n<1，该区的粘度为表观粘度ηa，随着切变速率的 增加，ηa值变小。剪切速率升高到一定值，解缠结速度快，再缠结 速度慢，流体表观粘度随剪切速率增加而减小，即剪切稀化，呈假塑 性行为。通常聚合物流体加工成型时所经受的切变速率正在这一范围内。
高聚物熔体的流变特性共73页
高聚物熔体的流变特性
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
高聚物的流变性—高聚物熔体的粘度(高分子物理课件)
❖ 如：PA、PC、PMMA、PVC较PE、PP、PS等粘 流温度大。
2.分子量大小的影响
分子量增加，分子间作用力增大，分子间缠结作用的几率
增大，从而使得流动阻力增大，粘度ηa上升，流动性下降 。
a. 低切变速率时
❖ 高聚物熔体零切粘度η0与重均分子 量Mw的关系如下：
当M w
M C时，0
K1M
1~1.6 w
（POM）比刚性高分子链（PC、PMMA） 敏感，当 POM 进行注射成型时，注射负 荷增加 60kg/cm2 时，ηa 下降一个数量级。
4.流体静压力 流体静压力增加，导致物料体积收缩，
分子间相互作用力增加，ηa 增加。
一、 高聚物熔体粘度的测定方法
n高聚物熔体粘度的测定方法主要有三种：
落球粘度计
毛细管流变仪
旋转粘度计
落球粘度仪是最简单的粘度计，在
小分子液体中应用较广。
用一半径为 r，密度为 s 的小球，
在密度为 l 的液体介质中恒速 V 落下，
此时粘度
s
2 9
r3 V
(s
l ) g
此方程为斯托克斯方程，s 为斯托
1. 温度的影响
随温度的升高，链段活动能力增加 ，分子间距离增加，分子间作用力减小 ，流动阻力减小，粘度逐渐降低。
聚合物结构不同，粘度 对温度的敏感性不同：刚 性链对切变速率更加敏感 。
1-PC，2-PE，3-POM，4-PMMA 5-乙 酸纤维素，6-尼龙
1.温度的影响 温度升高，粘度下降，但不同高聚物粘度对温度变化
A
r2
优点：当圆筒间隙很小时，被测流体的剪切速率接近均一，仪
器校准容易。 缺点：高粘度试样装填困难，限于低粘度流体在低 使用，可
2.分子量大小的影响
分子量增加，分子间作用力增大，分子间缠结作用的几率
增大，从而使得流动阻力增大，粘度ηa上升，流动性下降 。
a. 低切变速率时
❖ 高聚物熔体零切粘度η0与重均分子 量Mw的关系如下：
当M w
M C时，0
K1M
1~1.6 w
（POM）比刚性高分子链（PC、PMMA） 敏感，当 POM 进行注射成型时，注射负 荷增加 60kg/cm2 时，ηa 下降一个数量级。
4.流体静压力 流体静压力增加，导致物料体积收缩，
分子间相互作用力增加，ηa 增加。
一、 高聚物熔体粘度的测定方法
n高聚物熔体粘度的测定方法主要有三种：
落球粘度计
毛细管流变仪
旋转粘度计
落球粘度仪是最简单的粘度计，在
小分子液体中应用较广。
用一半径为 r，密度为 s 的小球，
在密度为 l 的液体介质中恒速 V 落下，
此时粘度
s
2 9
r3 V
(s
l ) g
此方程为斯托克斯方程，s 为斯托
1. 温度的影响
随温度的升高，链段活动能力增加 ，分子间距离增加，分子间作用力减小 ，流动阻力减小，粘度逐渐降低。
聚合物结构不同，粘度 对温度的敏感性不同：刚 性链对切变速率更加敏感 。
1-PC，2-PE，3-POM，4-PMMA 5-乙 酸纤维素，6-尼龙
1.温度的影响 温度升高，粘度下降，但不同高聚物粘度对温度变化
A
r2
优点：当圆筒间隙很小时，被测流体的剪切速率接近均一，仪
器校准容易。 缺点：高粘度试样装填困难，限于低粘度流体在低 使用，可
高聚物熔体的流变特性
详细描述
该模型在牛顿流体模型的基础上引入了一个修正项，以考虑高聚物熔体粘度的 非线性变化。数学表达式为$eta = eta_0 + K dot{gamma}^n$，其中$eta_0$ 是零剪切粘度。
弹性流体模型
总结词
弹性流体模型考虑了高聚物熔体的弹性效应，适用于描述高聚物熔体的复杂流动行为。
详细描述
子结构和相变行为。
THANKS
感谢观看
VS
详细描述
毛细管流变仪主要由一根毛细管和两个端 板组成，毛细管内壁光滑，以减少摩擦力 。熔体在毛细管中受到压力或剪切力作用 ，通过测量压力降或流量来计算剪切速率 和粘度等流变参数。
旋转流变仪
总结词
旋转流变仪能够测量高聚物熔体在旋转轴作 用下的粘度、弹性、屈服应力等流变性能。
详细描述
旋转流变仪主要包括一个旋转测量头和一个 固定测量头，通过测量旋转测量头在一定转 速下的扭矩和角位移，可以计算出熔体的流 变性能。该仪器能够模拟实际加工过程中高 聚物熔体的流动状态，广泛应用于高聚物加 工过程的模拟和优化。
分子量与分子量分布对高聚物熔体流变特性的影响还与其在加工过程中的表现密切相关。了解分子量与分子量分布对流变特 性的影响有助于优化加工工艺和提高产品质量。
应力和应变历史
应力和应变历史对高聚物熔体的流变特性具有重要影响。在加工过程中，高聚物熔体会受到各种应力 和应变作用，这些作用会影响其流变特性，并使高聚物熔体表现出一定的记忆效应。
该模型假设高聚物熔体不仅具有粘性，还具有弹性，其流动行为不仅受剪切速率的影响 ，还受弹性应力的影响。数学表达式通常采用胡克定律的形式，即应力等于弹簧常数与
应变率的乘积。
03
CATALOGUE
高聚物熔体的流变特性影响因素
该模型在牛顿流体模型的基础上引入了一个修正项，以考虑高聚物熔体粘度的 非线性变化。数学表达式为$eta = eta_0 + K dot{gamma}^n$，其中$eta_0$ 是零剪切粘度。
弹性流体模型
总结词
弹性流体模型考虑了高聚物熔体的弹性效应，适用于描述高聚物熔体的复杂流动行为。
详细描述
子结构和相变行为。
THANKS
感谢观看
VS
详细描述
毛细管流变仪主要由一根毛细管和两个端 板组成，毛细管内壁光滑，以减少摩擦力 。熔体在毛细管中受到压力或剪切力作用 ，通过测量压力降或流量来计算剪切速率 和粘度等流变参数。
旋转流变仪
总结词
旋转流变仪能够测量高聚物熔体在旋转轴作 用下的粘度、弹性、屈服应力等流变性能。
详细描述
旋转流变仪主要包括一个旋转测量头和一个 固定测量头，通过测量旋转测量头在一定转 速下的扭矩和角位移，可以计算出熔体的流 变性能。该仪器能够模拟实际加工过程中高 聚物熔体的流动状态，广泛应用于高聚物加 工过程的模拟和优化。
分子量与分子量分布对高聚物熔体流变特性的影响还与其在加工过程中的表现密切相关。了解分子量与分子量分布对流变特 性的影响有助于优化加工工艺和提高产品质量。
应力和应变历史
应力和应变历史对高聚物熔体的流变特性具有重要影响。在加工过程中，高聚物熔体会受到各种应力 和应变作用，这些作用会影响其流变特性，并使高聚物熔体表现出一定的记忆效应。
该模型假设高聚物熔体不仅具有粘性，还具有弹性，其流动行为不仅受剪切速率的影响 ，还受弹性应力的影响。数学表达式通常采用胡克定律的形式，即应力等于弹簧常数与
应变率的乘积。
03
CATALOGUE
高聚物熔体的流变特性影响因素
聚合物的流变形
熔融指数(Melt index ——简称MI )：指在一定的温度下和规定
负荷下，10min内从规定直径和长度的标准毛细管内流出的聚合物
的熔体的质量，用MI表示，单位为g/10min。
例PE：190℃，2160g的熔融指数MI190／2160。 对于同种聚合物而言，熔融指数越大，聚合物熔体的流动性越好。 由于不同聚合物的测定时的标准条件不同，因此不具可比性。 工业上常用MI值作为衡量聚合物分子量大小的一种相对指标，分 子量越大，MI值越小。
17
9.2.2 影响粘流温度的因素
分子结构的影响
分子链越柔顺，粘流温度越低； 分子链的极性越大，粘流温度越高。
分子量的影响
分子量越大，分子运动时受到的内摩擦阻力越大； 分子量越大，分子间的缠结越厉害，各个链段难以向
同一方向运动，因此，粘流温度越高。
外力的影响
外力的大小与作用时间
18
When T >Tg+100 a AeE / RT
E - 粘流活化能 viscous flow energy
高分子流动时的运动单元: 链段(的协同运动)
E 由链段的运动能力决定, 与分子链的
柔顺性有关, 而与分子量无关!!
29
a AeE / RT
刚性链 E大 粘度对温度敏感
柔性链
E小
粘度对温度不敏感 对剪切速率敏感
3、第二牛顿区 高切变速率区，流动曲线的斜率n＝1，符合牛顿流动定律。剪切速率 很高时，缠结遭破坏，再缠结困难，缠结点几乎不存在，表观粘度再 次维持恒定 ，又类似牛顿流体行为。该区的粘度称为无穷切粘度或极 限粘度η∞。从聚合物流动曲线，可求得η、η∞和ηa。
11
9.2 .1 熔体粘度的测定方法
负荷下，10min内从规定直径和长度的标准毛细管内流出的聚合物
的熔体的质量，用MI表示，单位为g/10min。
例PE：190℃，2160g的熔融指数MI190／2160。 对于同种聚合物而言，熔融指数越大，聚合物熔体的流动性越好。 由于不同聚合物的测定时的标准条件不同，因此不具可比性。 工业上常用MI值作为衡量聚合物分子量大小的一种相对指标，分 子量越大，MI值越小。
17
9.2.2 影响粘流温度的因素
分子结构的影响
分子链越柔顺，粘流温度越低； 分子链的极性越大，粘流温度越高。
分子量的影响
分子量越大，分子运动时受到的内摩擦阻力越大； 分子量越大，分子间的缠结越厉害，各个链段难以向
同一方向运动，因此，粘流温度越高。
外力的影响
外力的大小与作用时间
18
When T >Tg+100 a AeE / RT
E - 粘流活化能 viscous flow energy
高分子流动时的运动单元: 链段(的协同运动)
E 由链段的运动能力决定, 与分子链的
柔顺性有关, 而与分子量无关!!
29
a AeE / RT
刚性链 E大 粘度对温度敏感
柔性链
E小
粘度对温度不敏感 对剪切速率敏感
3、第二牛顿区 高切变速率区，流动曲线的斜率n＝1，符合牛顿流动定律。剪切速率 很高时，缠结遭破坏，再缠结困难，缠结点几乎不存在，表观粘度再 次维持恒定 ，又类似牛顿流体行为。该区的粘度称为无穷切粘度或极 限粘度η∞。从聚合物流动曲线，可求得η、η∞和ηa。
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9.2 .1 熔体粘度的测定方法
高分子流变性能
Bingham plastic
Yield dilatantRHEOPECTIC 流凝体
- water 水
NEWTONIAN牛顿流体
- high viscosity fuel 高粘度燃油 - some motor oils 某些机油 - most mineral oils 很多矿物油 - gasoline 汽油 - kerosene 煤油 - most salt solutions in water 绝大部
假塑性流体
膨胀性流体
Multiple-choice test
对牛顿流体、膨胀性流体和假塑性流体 其流动指数（非牛顿指数）n 分别为 n=1; n<1; n>1 n=1; n>1; n<1
其粘度η 随剪切速率γ 的变化分别为
η 不变; η 随 γ 的增加而增加；η 随 γ 的增加而减小 η 不变; η 随 γ 的增加而减小；η 随 γ 的增加而增加
黏度指数增加，蜡
- soot particles 煤烟粒子
PSEUDOPLASTIC
切力变稀流体（假塑性体）
- GRS latex solutions 乳胶液 - sewage sludge's 淤泥 - grease 油脂 - molasses 蜜糖 - paint 油漆 - starch 淀粉 - soap 肥皂 - most emulsions 绝大多数乳液 - printer's ink 打印墨水 - paper pulp 纸浆
most paints (thixo.) silica gel greases 油脂 inks milk mayonnaise 蛋黄酱
- bentonite (rheop.) 班脱土 - gypsum in water 石膏肥料 - asphalt沥青 - glues - molasses 蜜糖 - starch
第六章 聚合物材料的流变性
& σs ~ γ
关系及 η ~ γ 关系用对数 &
对于牛顿流体， 对于牛顿流体，流动方程为
& lgσs = lgη + lgγ
作 lg图 ， 得到斜率为 的直 图 得到斜率为1的直 截距为lgη。 线，截距为 。 对于高聚物熔体， 对于高聚物熔体，流动方程 可表示为—— 可表示为
& lgσs = lg K +nlg γ
在假塑性区中， 在假塑性区中，粘度下降的程度可以看作是剪切作用下链缠结 结构破坏的程度的反映。 结构破坏的程度的反映。
c) d) e)
当切变速率继续增加到缠结破坏完全来不及重建， 当切变速率继续增加到缠结破坏完全来不及重建，粘度降低到 最小值，并不再变化，这就是第二牛顿区； 最小值，并不再变化，这就是第二牛顿区； 如果切变速率进一步增大，拟网状结构完全被破坏， 如果切变速率进一步增大，拟网状结构完全被破坏，高分子链 沿剪切方向高度取向排列，则粘度再次升高， 沿剪切方向高度取向排列，则粘度再次升高，导致膨胀性区的 出现； 出现； 直到出现不稳定流动，进入湍流区为止。 直到出现不稳定流动，进入湍流区为止。
& σs =σy +ηpγ 式 ， 中 —— 汉 程 宾 方
（ σs<σy)
σy称 屈 应 ； 为 服 力 ηp成 宾 粘 或 性 度 为 汉 度 塑 粘 。
11
举例——油漆、沥青、涂料、泥浆、牙膏 油漆、沥青、涂料、泥浆、 举例 油漆
2）假塑性流体 ）假塑性流体——在低切变速率时表现为牛顿流体，随着切 在低切变速率时表现为牛顿流体， 在低切变速率时表现为牛顿流体 变速率或剪切应力的增加，粘度逐渐减少（ 切力变稀） 变速率或剪切应力的增加 ， 粘度逐渐减少 （ 切力变稀 ） 。 举例——大多数高聚物熔体及其浓溶液 大多数高聚物熔体及其浓溶液 举例 大多数高聚物熔体 解释——长链高分子流动时， 同时穿过几个流速不等的 长链高分子流动时， 解释 长链高分子流动时 液层， 分子链各部分以不同速度前进， 液层 ， 分子链各部分以不同速度前进 ， 这种情况难以持 在适度流速或剪切力场中， 久 ； 在适度流速或剪切力场中 ， 每个长链分子总是力图 挣脱分子间的物理缠绕作用， 挣脱分子间的物理缠绕作用 ， 使自己全部进入同一流速 的流层； 的流层 ； 不同流速液层的平行分布导致大分子在流动方 向上取向； 切变速率或切应力增加，取向程度增大， 向上取向 ； 切变速率或切应力增加 ， 取向程度增大 ， 流 体粘度降低。 体粘度降低。
聚合物熔体的流变性质
聚合物熔体的流变性质塑料的成型往往是通过"流动"和"变形"的途径实现的，这样就产生了塑料流变学这样一门学科来研究塑料在液态、半固态和固态时的流变行为。
塑料通过"流动"这一途径是极为普遍的成型方式，近年来通过"变形"途径又出现了另一种新的成型方式，这种成型方式称为固相成型或冷成型。
这样塑料流变学就成了塑料成型的基础理论之一。
那么什么是塑料流变学呢?塑料流学变是研究塑料的流动和变形与造成塑料流变的各种因素之间的关系的一门科学。
主要内容包括研究塑料在外力作用下产生弹性、塑性以及粘性流变行为以及这些行为与各种因素(聚合物结构与性能、温度、作用力的大小和作用时间、方式以及塑料体系的组成等)之间的关系。
由于塑料熔体的流动和变形是成型过程中最基本的工艺特征，所以塑料流变学的研究，对成型具有非常重要的现实意义和指导意义。
虽然有关的一些理论还不十分完善，但流变学的概念已经成为塑料成型基础理论的重要组成部分，它对原料的选择和使用，成型最佳工艺条件的确定，成型设备及模具的设计以及提高产品质量等，都有极重要的指导作用。
现将塑料流变学的一些基本概念，简介如下。
一、聚合物熔体的流变行为塑料在成型过程中由于外力作用产生变形，塑料受力作用后内部产生与外力相平衡的力称为应力，单位为帕斯卡，简称帕(Pa)，通常产生的应力有三种:剪切应力、拉伸应力和压缩应力。
在塑料成型中最重要的是剪切应力，其次是拉伸应力。
塑料成型时剪切应力对聚合物熔体或分散体在设备和模具中流动的压力差，所需要的功率以及制品的质量等有决定性影响。
拉伸应力经常是与剪切应力共同出现的，例如在吹塑成型中，型坯的拉长，吹塑薄膜时泡管的膨胀以及塑料熔体在锥形流道内的流动和单丝的生产等等。
压缩应力不太重要，一般都忽略不计，但这种应力对聚合物的其它性能却有一定的影响，例如熔体的粘度，所以在某些情况下应给予考虑。
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高聚物熔体剪切粘度变化的理论解释
● 自由体积理论 ● 构象改变理论 ● 缠结理论
第六章高聚物熔体流变特性
影响高聚物熔体的剪切粘度的因素
◆ 高聚物结构 ◆ 温度 ◆ 剪切速率 ◆ 压力
第六章高聚物熔体流变特性
影响高聚物熔体的剪切粘度的因素
1.高聚物结构的影响 分子量
0(M )aM w,MM c,:1~1.6 0(M )bM w,MM c,:2.5~5.0
dv移动时，则剪切应力与剪切速率
dv dy
之间
呈线性关系：
(dvdy)
•
比例常数η为粘度，等于单 位速度梯度时单位面积上所 受到的切应力，反映了液体 分子间由于相互作用而产生 的流动阻力，单位Pa·s。
第六章高聚物熔体流变特性
高聚物熔体的粘性流动
牛顿流体：流动行 为符合牛顿流动定 律的流体称为牛顿 流体。典型牛顿流 体的切应力和切应 变曲线是一条直线。
第六章 高聚物熔体的流变特性
第六章高聚物熔体流变特性
高聚物熔体的奇异流变现象
高粘度与“剪切变稀”行为－工艺条件的变化或剪切 应力及剪切速率的变化，粘度会发生1～3个数量级的 大幅变化，对稳定第加六工章高影聚物响熔很体流大变特。性
高聚物熔体的奇异流变现象
Weis第s六en章b高e聚rg物效熔体应流变特性
高聚物熔体流动为层流流动
第六章高聚物熔体流变特性
高聚物熔体的粘性流动
速度梯度 流动方向
第六章高聚物熔体流变特性
高聚物熔体的粘性流动
剪切应变 剪切应变速率（剪切速率）
剪切应力
第六章高聚物熔体流变特性
高聚物熔体的粘性流动
牛顿流动定律：当剪切应力 于定温下，加
于相距为 dy 的液体平行层面，并以相对速度
第六章高聚物熔体流变特性
高聚物熔体的粘性流动
•
－牛顿粘度，比
例常数，仅依赖 于材料结构及温
度
高聚物熔体的流动行为
非时间依赖型：
时间依赖型：
假塑性流体 胀塑性流体 宾汉流体
触变性流体 震凝性流体
第六章高聚物熔体流变特性
高聚物熔体的粘性流动（P97）
剪切应力/Pa
250
200
宾汉流体
150
假塑性流体
临界分子量Mc是大量出现缠结时的分子量。
第六章高聚物熔体流变特性
影响高聚物熔体的剪切粘度的因素
分子量
分子量愈大，粘度愈高，Tf越高，加 工愈困难。 随着剪切速率的增大，粘度对分子量 的依赖性变小。
第六章高聚物熔体流变特性
影响高聚物熔体的剪切粘度的因素
分子链的 柔顺性
分子链的柔顺性 大，Tf低，粘度低。
133.3
聚氯乙烯
147~168
增塑聚氯乙烯
210~315
聚醋酸乙烯酯
250
聚1-丁烯
49.6
聚乙烯醇缩丁醛
108.3
聚酰胺
63.9
聚对苯二甲酸乙二酯
79.2
聚碳酸酯
108.3~125
苯乙烯-丙烯腈共聚物
104.2~125
ABS（20%橡胶）
108.3
ABS（30%橡胶）
100
ABS（40%橡胶）
高聚物熔体的奇异流变现象
挤出物胀大(Barus效应） 不稳定流动和熔体破裂－
－工艺和模具的设计，
影响到高聚物的加工质量
影响到尺寸的精确第度六章。高聚物熔体流变特性 和产率的提高
高聚物熔体的奇异流变现象
各种次级流动－模具和流道的设计
第六章高聚物熔体流变特性
高聚物熔体的奇异流变现象
孔压误差－流变的测量
第六章高聚物熔体流变特性
高聚物熔体的粘性流动
层流与湍流: ●层流:流动速度不大液体的流动,层流可以看作液体 在剪切应力作用下以薄层流动，层与层之间有速度梯 度,但流体各点速度方向相同,相互之间没有扰动。相 应地，液体内部反抗这种流动的内摩擦力叫做剪切粘 度。 ●湍流:当流动速度很大或者遇到障碍物时，会形成漩 涡，流动由层流变为湍流,流体各点速度方向不同。
100
牛顿流体
50
胀塑性流体
0
0
5000
10000 15000 20000
剪切速率/1/s
图3.1 非时间第依六章赖高型聚高物熔聚体物流熔变特体性流变性能示意图
高聚物熔体的粘性流动
幂律公式:
K n (K n1) a
a
表观粘度 a ：不是材料不可逆形变难易程度的真 正量度，熔体流动中含有不可逆的粘性形变和可逆 的弹性形变，表观粘度是总形变在一起反映的粘度， 因此它比真正的粘度小。
出口压力－流变测量
第六章高聚物熔体流变特性
高聚物熔体的奇异流变现象
湍流减阻效应（Toms效应）：在石油开 采、运输、抽水灌溉、循环水系统
第六章高聚物熔体流变特性
高聚物熔体的奇异流变现象
触第六变章高性聚和物熔震体流凝变性特性
高聚物熔体黏性流动的特点(P94)
● 高分子的流动是通过链段的位移 (使高分子链重心产生位移)运动实现 的(类似蚯蚓的蠕动) ● 高分子的流动不符合牛顿流体的 流动规律,非牛顿流体 ● 高分子的流动具有粘弹性
第六章高聚物熔体流变特性
高聚物熔体的粘性流动
n－非牛顿指数
n
d d
ln ln
n=1,牛顿流体 n<1,假塑性流体 n>1,胀塑性流体 n与1相差越大，流体非牛顿性越强
第六章高聚物熔体流变特性
高聚物熔体的粘性流动 宾汉流体：几乎所有聚合物在其良性溶剂中的浓溶 液和凝胶性糊塑料，高分子填充体系的流动行为。 牙膏，油漆
第六章高聚物熔体流变特性
影响高聚物熔体的剪切粘度的因素
2.温度的影响（P98）
● 粘流活化能：反映了粘度对温度的敏感程度， 是分子向孔穴跃迁时克服周围分子的作用所需 要的能量。
AexE p/R ( )T
Andrade方程，牛顿流体，
温度远高于Tg或熔点的
高聚物熔体η0 ， T>Tg+100℃
粘流活化能高，则粘度对温度越敏感
y a
第六章高聚物熔体流变特性
高聚物熔体的粘性流动 假塑性流体：绝大多数的聚合物熔体，所有聚合物 在其良性溶剂中的溶液。 零切黏度η0:与材料的分子量和粘流活化能相关。
第六章高聚物熔体流变特性
高聚物熔体的粘性流动 膨胀性流体：固体含量高的悬浮液，较高剪切速率 下的的聚氯乙烯糊塑料。
第六章高聚物熔体流变特性
第六章高聚物熔体流变特性
表2.2 一些高聚物的粘流活化能值
高聚物
粘流活化能 /kJ/mol
聚二甲基硅氧烷
16.7
高密度聚乙烯
26.3~29.2
低密度聚乙烯
48.8
聚丙烯
37.5~41.7
聚丁二烯（顺式）
19.6~33.3
天然橡胶
33.3~39.7
聚异丁烯
50~62.5
聚苯乙烯
94.6~1