成型过程中的指导：
一、高聚物的流动性（流变性基础简介）➢如：成型时粘度过大原因？
如何§解5.决1 ？力学性能
1、特征
➢涂料涂装时流挂问题如何 解决？
1) 粘度大；分子量越大，粘度越大；分布越宽，粘度越大；
2) 流动机理：分子重心相对位移，是由链段的相继跃迁实 现的
3) 伴有高弹形变－－－具有粘弹性
二、橡胶的高弹性
•橡胶具有高弹性的结构要求？ •指导我们根据高弹性的使用要求如 何来选择材§料5。.1 力学性能
－－链段运动的体现，高分子特有
1、高弹性的特点：
• E（模量）小，为钢材的1/105
• 泊松比小 ＝ 0.5
ΔV= 0
• 温度升高，E增大；（与金属反之）
• 形变时有热效应（发展时，升温（放热））
所以 ΔH > 0， 放热）
3、σ～ε的关系 二、橡胶的高弹性
3. σ～λ关系
§5.1 力学性能
特征3： E与T成正比
二、橡胶的高弹性
§5.1 力学性能
4、橡胶高弹性的结构要求*
1） 柔性好，柔性好的不一定具有高弹性 2）不结晶 －－－－无束缚 3) 分子量高－－－－提供交联度，强度高 4）交联－－－－－－无永久性形变
一、高聚物的流动性
§5.1 力学性能
一、高聚物的流动性
§5.1 力学性能
B、幂律方程：τ ＝K γ n
n: 非牛顿指数；
n=1 : 牛顿流体（曲线2） n<1：假塑性流体 （曲线1） n>1: 胀流性流体 （曲线4）
全剪切应力下的流变曲线
曲线3：宾汉流体
D、触变性流体：t延长，粘度迅速下降； （例：重防腐涂料中的应用）
高分子材料力学性能详解 演示文稿
优选高分子材料力学性能
§5.1 力学性能
三种力学状态： 粘流态：
（流动性）――融体（或溶液）――流变性基础 高弹态：
（高弹性）――橡胶的力学性能
玻璃态（结晶态） (硬、普弹形变)――塑料――强度、断裂
：
粘性 弹性
▪ 高分子材料流变特性？用分子运动原理分析。 ▪ 流变性的测试分析方法？ ▪ 分析PP、PS成型加工条件对流动性的影响。
3）温度：----- τ
T增大， τ 减小， 分析 : 链段运动
？？？
（时温等效原理）
DDV(动态黏弹谱仪）
• 应用意义：指导力学（及其它物理）特性的分析及应用， 意义大 （例：)
震凝性流体：反之
一、高聚物的流动性
§5.1 力学性能
1、第一牛顿区 2、第二牛顿区
一、高聚物的流动性
§5.1 力学性能
2、与结构的关系 （η、 Tf 、非牛顿性 ）
解缠能力
1）分子量：
分子量越大，粘度越大， Tf 越高， 非牛顿性越大
因为：缠结
2）分布：
一般越宽：
低剪切下：粘度越大， 高剪切下：粘度越小 Tf 越低， 非牛顿性越大
三、粘弹性
§5.1 力学性能
三、粘弹性
§5.1 力学性能
2、动态粘弹性 （滞后）
• 滞后：一定温度下，受交变的应力，形变随时
间的变化跟不上力随时间的变化
应力周期性变化：σ＝σ 0 Sin ω t 应变：ε ＝ε 0 Sin（ω t ＋δ ）
落后一相位角
结果：产生滞后圈－－能耗
（机械能（弹性能）－－热能） －－－－力学损耗
粘度对温度的敏感性大
一、高聚物的流动性
分子量及 分布的综 合体现
3、表征
•
•
粘度： （ 测定：）原材料的
熔融指数：
重要指标！
在恒定的压力、温度下，单位时间内流过
特定毛细孔（1mm2 )聚合物的重量。
指导选材、成型工艺的设计
力学性 能
§5.1 力学性能
▪ 橡胶高弹性对结构的基本要求？ ▪ 橡胶力学性能特征？高弹性的本质？ ▪ 比较顺丁橡胶、乙丙橡胶的高弹性能？
力不变，调节结果：形 变增大
－－－－－蠕变
形变不变，调节结果: 内力减小，相对
的外力变小－－－应力松弛
3）应用：工程塑料的尺寸稳定性、 密封问题 等 例：
4）粘弹模型 ： 建立模型－－模拟曲线－－得到参数
理想粘壶＋理想弹簧
分子运 动
并联
串联
Kelvin 模型 描述蠕变
Maxwell模型 描述应力松弛
▪ 高分子材料的尺寸稳定性影响因素？
▪ 高分子材料粘弹性的表现及影响因素？
▪ 用分子运动理论、松弛理论分析高分子材料力学 损耗的影响因素？
实际中的尺寸稳定性问题、密封问题、
疲劳问题的分析、选材
三、粘弹性
高分子材料性能不同于其他材料，出现
－－－既具有弹性，又具有粘性 规律反§常5时.1 运力用学粘性弹能性来分析。
• 在一定条件下，高弹形变表现明显的松弛现象
－－－时间依赖性
二、橡胶的高弹性
§5.1 力学性能
2、高弹性的本质：
熵弹性 *
链段的取向与解取向，
是一松弛过程
热力学(一、二）定律得：
ΔV= 0
内能变化为 0
解释特征4: （形变发展： ΔS <0 ΔH = ΔU – T ΔS
ΔH = – T ΔS
所以：形变过程中，有热效应
力学损耗因子*： tan δ
--损耗模量素*：
τ 1）结构：分子柔性、分子间作用力等-----
2）时间： （1/ ω－－ t (观察）） ω小－－t长： 链段完全跟上 ω大－－t短 ：链段完全跟不上 硬 ，甚至脆
ω 适中～t：滞后明显 tan δ 有最大值
一、高聚物的流动性
链段活动能力，
§5.1 力学性能
长链的卷曲
2、与结构的关系 （η、 Tf 、非牛顿性 ）
缠结
3）柔性：
➢ 柔性越大，Tf 越低， 非牛顿性越大（粘度对剪切的敏感性大）
➢ 刚性越大：粘度对温度的敏感性越大
实际应用的指导意义：塑料成型生产、涂料
4）分子间作用力： 越大： Tf 越高，粘度越高，
现象：出口膨大、爬杆效应、融体破裂
一、高聚物的流动性 ？？？
§5.1 力学性能
4）是一假塑性流体：
随剪切速率（剪切应力的增加， 表观粘度下降的流体）
A、基本名词：剪切应力、剪切速率
牛顿流体：η=τ/γ; η是一恒定值
非牛顿流体：η随剪切应力（剪切速率）变。
η为表观粘度―――ηa
B、假塑性原因
大分子延剪切力方 向的取向，及带来 的解缠
明显的松弛过程－－时间依赖性
1、静态粘弹性：（非交变）
t～τ
1) 蠕变、应力松弛现象
• 蠕变：一定T、一定σ， • 应力松弛：一定T、一定ε ，
观察ε～t的变化
观察σ～t的变化
ε ＝ ε 瞬时弹性＋ ε 高弹＋ε 永久 (交联－曲线2）
三、粘弹性
§5.1 力学性能
2）原因：• 原因：链段运动，调节构象来适应外力