人力资源06第六章--高分子液体的流变性11-25教案资料.ppt

第六章高分子液体的流变性Chapt.6TheRheologyofPolymerLiquids塑料加工非晶与结晶聚合物的温度-形变曲线,表6-1,,部分聚合物的流动温度（1）交联和体型高分子材料不具有粘流态，如硫化橡胶及酚醛树脂，环氧树脂，聚酯等热固性树脂。
剪切应力——单位层面上的剪切力称剪切应力，单位为Pa；
剪切速率——单位时间内发生的剪切形变称剪切速率，单位为s-1。
,凡是不符合牛顿流体公式的流体，统称为非牛顿流体，其中流变行为与时间无关的有假塑性流体、胀塑性流体和宾汉（Bingham）流体。他们的流动曲线如图所示。对大多数高分子熔体而言，低速流动时（→0）近似遵循牛顿流动定律，其粘度称零剪切粘度，也记为；流速较高时，剪切应力与剪切速率之间不再呈直线关系（图6-3）。

表观粘度——定义曲线上一点到坐
标原点的割线斜率为流体的表观粘度

可以看出，表观粘度是剪切速率（或剪切应力）的函数。
剪切速率增大，表观粘度降低，呈剪切变稀效应。
我们称这类流体为假塑性流体（大多数高分子熔体和浓溶液）。
表观粘度单位与牛顿粘度相同。图6-4,,假塑性高分子液体的流动曲线
左图：剪切应力-剪切速率曲线；,,,右图：表观粘度,,,,-剪切速率曲线膨胀性流体（或称胀流体）与假塑性流体相反，随着剪切速率或剪切应力的增加，粘度升高，即发生剪切变稠。
如高聚物悬浮液、胶乳和高聚物-填料体系等。实验发现，许多高分子熔体和浓溶液，在通常加工过程剪切速率范围内（大约=100-103s-1），剪切应力与剪切速率满足如下经验公式:

该公式称幂律方程。式中K（常数）和n为材料参数，

称材料的流动指数或非牛顿指数，等于在双对数坐标图中曲线的斜率。
K是与温度有关的粘性参数。
（1）对牛顿型流体，n=1，K=0；
对假塑性流体，n<1。n偏离1的程度越大，表明材料的假塑性（非牛顿性）越强；n与1之差，反映了材料非线性性质的强弱。
（2）同一种材料，在不同的剪切速率范围内，n值也不是常数。通常剪切速率越大，材料的非牛顿性越显著，n值越小。
（3）所有影响材料非线性性质的因素也必对n值有影响。如温度下降、分子量增大、填料量增多等，都会使材料非线性性质增强，从而使n值下降。
填入软化剂，增塑剂则使n值上升。
（4）幂律方程由于公式简单，在工程上有较大的实用价值。许多描述材料假塑性行为的软件设计程序采用幂律方程作为材料的本构方程。

表观粘度，它只是对流动性好坏作一个相对的大致比较。真正的粘度应当是不可逆的粘性流动的一部分，而表观粘度还包括了可逆的高弹性变形那一部分，所以表观粘度一般小于真正粘度。,,3、关于“剪切变稀”行为的说明,低分子液体流动所产生的形变是完全不可逆的，而高聚物在流动过程中所发生的形变中：
只有一部分（粘性流动）是不可逆的。

因为高聚物的流动并不是高分子链之间的简单的相对滑移的结果，而是各个链段分段运动的总结果。在外力作用下，高分子链顺外力场有所伸展，这就是说，在高聚物进行粘性流动的同时，必然会伴随一定量的高弹形变，这部分高弹形变显然是可逆的，外力消失后，高分子链又要蜷曲起来，因而整个形变要恢复一部分。（1）已知柔性链大分子在溶液或熔体中处于卷曲的无规线团状。结构研究表明，当熔体处于平衡态时，熔体中大分子链构象接近Gauss链构象（见图6-5）。,,（4）当剪切应力或剪切速率较大时，一方面高分子链的构象发生明显变化。这种变化主要源于大分子链沿流动方向取向；另一方面由于过程进行速度快，体系没有足够的时间充分松弛，使长链大分子偏离原来的平衡构象,（见图6-5）。取向的大分子间相对流动阻力减少，使体系宏观粘度下降，出现“剪切变稀”的假塑性现象。高弹形变的恢复过程也是一个松弛过程。因为恢复的快慢一方面与高分子链本身的柔顺性有关，柔顺性好，恢复得快，柔顺性差，恢复就慢；另一方面与高聚物所处的温度有关，温度高，恢复得快，温度低，恢复就慢。
高聚物流动的这个特点，在成型加工过程中必须予以充分重视，否则就不可能得到合格的产品。4.衡量流动性的指标
熔融指数（ＭeltingIndex）
定义：热塑性塑料在一定温度和压力下，熔体在十分钟内通过标准毛细管的重量值，以（g/10min）来表示
是加工上的一个重要指标，在工业上常采用它来表示熔体粘度的相对值：流动性好，M大；流动性差，M小注意事项：
熔体粘稠的聚合物一般属于非牛顿流体（假塑体），η不是常数。只有在低的剪切速率下才比较接近牛顿流体，因此从熔融指数仪中得到的流动性能数据，是在低的剪切速率的情况下获得的，而实际成型加工过程往往是在较高的切变速率下进行的。所以实际加工中，还要研究熔体粘度时温度和切变应力的依赖关系。
对各种具体高聚物，统一规定了若干个适当温度和负荷条件，以在相同条件下测量结果进行比较。