第五章高聚物熔體的流變性

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1、下載可編輯第五章高聚物熔體的流變性當溫度超過流動溫度Tf或熔點Tm時，高聚物處于粘流態(tài)，并成為熔體。熔體的流動，不僅表現(xiàn)出黏性流動（不可逆形變）；而且表現(xiàn)出彈性形變（可逆形變）。因此，稱為流變性，而流變學是研究材料流動和變形的科學。一、高聚物的流動機理l小分子的流動過程：分子與空穴交換位置的過程；流動阻力，即粘度：，A常數(shù)，流動活化能；由，求得l高分子的流動過程，不可能按小分子機理（對應于整個分子的空穴太大），只能通過鏈段的逐步位移過程來完成整個分子的位移（只需鏈段大小的空穴）。二、高聚物的流動方式流體的基本流變性－剪切流

2、動，根據(jù)切應力st與切變速率間的關系（流動曲線），將流體分為牛頓型和非牛頓型流體。專業(yè)資料精心整理下載可編輯（1）牛頓流體，所以：，牛頓流動定律l牛頓流體的粘度僅與流體分子的結構和溫度有關，與st或無關；切應力與速度梯度成正比。l小分子可看作是牛頓流體，但高聚物熔體和濃溶液并不服從牛頓定律。（2）非牛頓流體l特點：粘度隨st、或時間而變化，粘度非常數(shù)。l根據(jù)流動曲線特征，非牛頓流體具有如下幾種類型：i)賓漢塑性體流動曲線為直線，但不通過原點，存在臨界sy值，只有st>sy時，才能流動。st

3、業(yè)資料精心整理下載可編輯ii)假塑性體特征：表觀粘度隨切變速率的增大而減小，即切力變稀。絕大多數(shù)高聚物均屬于這種體系，因此最重要。st與之間不呈線型關系，定義其表觀粘度為（流變曲線與原點直線斜率）：不完全反映高分子熔體不可逆形變的難易程度，而是塑性形變與彈性形變的匯合；而流變曲線任一點的斜率為稠度或微分粘度（切線）：iii)膨脹體特征：表觀粘度隨切變速率的增大而增大，即切力變稠。懸浮體系、高聚物熔體－填料體系都屬于膨脹體。表觀粘度的表征同上。（3）非牛頓流體的冪律方程，（工程上常用）K：流體的稠度；n：流變指數(shù)；二者是與材

4、料相關的非牛頓參數(shù)k：流動系數(shù)，k=1/K，m=1/n，冪律方程僅適合于中等范圍此時，表觀粘度：流變指數(shù)n表示非牛頓流體與牛頓流體的偏差：n=1，牛頓流體；n>1，膨脹流體；n<1，假塑性流體。專業(yè)資料精心整理下載可編輯（4）熔融指數(shù)（MI）在工業(yè)生產中，用以表示熔體的流動性。定義：在一定溫度、負荷下，10分鐘內從規(guī)定直徑和長度的標準毛細管中流出的熔體的重量（g）。一、高分子流動的高彈形變1、原因：高分子在流動時，其中鏈段也要順著外力方向舒展，外力消失后，由于熱運動，高分子鏈又要恢復卷曲狀態(tài)；2、這種恢復過程也是松弛過程：

5、柔性大、溫度高時，恢復快，柔性小、溫度低時，恢復慢，應注意制品厚薄一致和降溫均勻；3、出口膨脹現(xiàn)象l當聚合物熔體從模口被擠出時，物料流出后立即膨脹，擠出物的橫截面>?？诮孛娣e的現(xiàn)象。原因：受剪切而被迫舒展的高分子鏈出孔時突然自由，高彈形變立即得以恢復。專業(yè)資料精心整理下載可編輯一、影響粘流溫度（Tf）的因素1、分子結構的因素因為流動的機理是通過鏈段運動而完成整鏈運動，所以：分子鏈柔性大，內旋轉位壘低，容納鏈段所需的空穴小，Tf低；如PE，PP反之：分子剛硬，Tf高，如PPO、PSU、PC另外，流動是大分子之間相對位置的改變

6、，因此，分子間作用力大，Tf高。2、分子量分子量越大，分子間作用力越大，運動時內摩擦阻力大（物理專業(yè)資料精心整理下載可編輯纏結）；分子鏈越長，其本身的熱運動阻止分子鏈向某一方向移動的阻力越大，Tf越高；所以：從加工成型的角度，只要能滿足性能要求，不希望分子量過大。3、外力因素增加外力，可促進分子中心有效位移（結纏結），部分抵消鏈段的無序運動，使Tf降低。4、延長作用力時間同樣能促進分子重心位移，降低Tf，如“冷流現(xiàn)象”。5、加入增塑劑有利于分子間的活動，使Tf降低，但有損其他性能，如使熱變形溫度下降。專業(yè)資料精心整理