聚合物流变学
3. 流动指数
缠,分子链之间可以相对 滑动,还可以沿受力方向 取向,流动阻力随着变形
而降低,称为剪切稀化。
大多数聚合物属于假塑性流体。 n<1,通常为0.25-0.67,近似为常 量
对于开放的管线: 剪切稀化,一旦压力倍增,其流动速率不是倍增, 而是倍率大得多(2~15倍);剪切速率影响粘度 还影响粘滞热(即剪切热)的大小,这对注射成 型的压力、温度等有重要影响。 小浇口剪切大。 与各自初始速度比较所放大的倍率。初始速度是不同的。
1.聚合物的粘度应力与剪切速率关系
①低分子流体流动行为——牛顿流体 -牛顿内摩擦定律
剪切应力大小反应层间流动难易。 常数,称为牛顿粘度或剪切粘度, 不受剪切速率影响。PA/PC近似为牛顿流体。
② 高分子流体的流动行为——非牛顿流体 -奥斯瓦尔德指数流动定律
聚合物大分子的长链结构和相互交缠,流动复杂,不服从 上述规律称为非牛顿流体。大部分聚合物熔体属于这类。
上节课回顾
填空: 无定形聚合物按照在不同温度下的变形能力分为三 中状态,在 态下聚合物适于进行车 削、锉削、钻孔、切螺纹等机械加工; 在 态下适合进行吹塑成型、热成型等 二次加工; 在 态下进行注射成型或挤出成型。 问答: 按照塑料的成型性能分类,说明什么是热塑性塑料? 什么是热固性塑料?(原料)
第二单元
塑料成型基础
教学内容: 1. 聚合物的粘性流动
教学难点: 聚合物的粘性流动
聚合物的粘性流动
层流 流体粘性 壁面粗糙度 恒定外力(恒定剪切力下: 管壁摩擦力+液层粘滞阻力 构成剪切力各层差异,造 成速度差,即速度梯度。
邻层相对移动距离即dx/dr称为切应变; 液体邻层速度梯度dv/dt等于单位时间内的切应变,即剪切速率 速度呈现抛物线状分布
注0~107Pa.s
支链多、长、高,与其它大分 子缠结越多、越紧,分子量大, 缠结点多,粘度大; 分子量分布越宽,粘度小,流 热塑性塑料 动性好,但大分子未全熔化, 分子结构 成型件性能不好
3. 影响聚合物流动粘度的因素
剪切稀化
公司
徽标
无锡职业技术学院
剪切速率
A
提高温度,粘度 下降,适用于对剪 温度和压力 切不敏感或牛顿 流体; C 压力加大,大分子 压缩,粘度加大;
B 聚合物粘度 D
流量
使分子间作用力发生 很大变化粘度改变。 例如增塑剂降粘度, 改善流动性;纤维 填料相反。
添加剂
温度-压力效应
热固性聚合物流动:线型大分子加热塑化后,发生交联反应, 粘度随交联反应而变化,直至粘度无限大,不可逆转。 在较低温度范围内,粘度随温度升高而降低达峰值,这个较高 温度以后,交联起主导作用,迅速下降。 可通过控制温度控制交联速度。 本质差别:不仅有物理变化,还有化学变化。
K表示粘稠性(粘度系数), 非牛顿流体的表观粘度。 n ——与聚合物品种、温度有关,可反应偏离牛顿流体性质的程度。 ——反映非牛顿流体外力作用下抵抗剪切变形的能力。
非牛顿流体表观粘度除了与流体品种、 温度有关外,还受剪切速率影响,意
味着外力的大小及其作用时间也能改
变非牛顿流体的粘稠性。
2. 假塑性流体剪切稀化及其实质
某一材料 实验曲线
读图:如果材料变形能力随剪切 力增加,流动的速度梯度较大,大 分子相对移动快,为假塑性;速 度梯度小的为牛顿流体。
读图:如果材料的粘稠度因 剪切变形程度而改变,情况符合 曲线1为牛顿流体;n<1呈指数规 律减小则为非牛顿流体。
由曲线可见,假塑性熔体 剪切速率越大,粘度下降。 n<1看做部分分子不再交