流变性质专题知识讲座

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,流变性质专题知识讲座,流变性质专题知识讲座,第1页,2、1、1、牛顿流体及其流变方程,1、牛顿流体,为线性关系；见图（1）,流体剪切应变,随,作用时间延长而线性增加；见图（2）,2、牛顿流体特点,流变性质专题知识讲座,第2页,t,t,1,t,2,（1）,（2）,流变性质专题知识讲座,第3页,不论 、,怎样改变，,仅是分子结构、温度函数，与,和 无关，,即：,=f,（分子结构、温度,）,见图（4）,对,=,取对数，,得：,=,，,以 ,作图，见图,（3,）,直线截距为,。,流变性质专题知识讲座,第4页,（4）,（3）,流变性质专题知识讲座,第5页,牛顿粘度,意义：,反应了在一定温度下液体内个别子间摩擦力,;,抵抗外力所引发流体变形能力；,流体本身固有属性。,牛顿流体形变含有不可逆性，应力去除后，形变会保持下来，故称粘性流体。,流变性质专题知识讲座,第6页,低分子化合物液体或溶液。如水和甲苯等。,极少数聚合物熔体（聚碳酸酯、偏二氯乙烯,氯乙烯共聚物等）。,在一定 范围内（10,4,s,-1,，,10,s,-1,）大多数聚合物熔体。,3、牛顿流体种类,流变性质专题知识讲座,第7页,聚合物成型加工 范围：,10,s,-1,10,4,s,-1,；,在此 范围内，聚合物流体流动行为与牛顿流体不符。,10,s,-1,10,4,s,-1,牛顿流体,牛顿流体,非牛顿流体,流变性质专题知识讲座,第8页,2、1、2 非牛顿型流体及其流变方程,1、非牛顿型流体,非牛顿型流体共性：,在一定温度下，,与 不成正比；,其粘度,a,不是常数，随,或 改变。,流体粘度不但对物质结构、温度有依赖性且对 也有依赖性。,即：,a,=f,（分子结构、温度、,）,流变性质专题知识讲座,第9页,依据,a,随,、,改变规律不一样，非牛顿流体分为：,流动中包含不可逆形变及可逆形变；,a,为在某一加工条件下流动性参数，不能完全反应高聚物抵抗不可逆形变能力；,假塑性流体、膨胀性流体和宾哈流体。,流变性质专题知识讲座,第10页,（1）假塑性流体,假塑性流体流动曲线见图4-3。,假塑性流体种类：,在10,s-1,104,s-1,内，高聚物熔体；,高聚物熔体，大分子彼此缠结，受到剪切作用时，缠结点打开，大分子沿流动方向排列，故,a,降低，且随 增大，,a,更低。,高聚物溶液及悬浮液。,高聚物溶液，溶剂化作用使得线团或粒子内封闭溶剂小分子。剪切作用，溶剂小分子被挤出，粒子和无规线团尺寸减小，流动阻力下降，粘度降低。,混炼胶、塑炼胶；,混炼胶、塑炼胶，剪切作用增加使得分子链断链，造成分子量下降，粘度降低。,流变性质专题知识讲座,第11页,流变性质专题知识讲座,第12页,（2,）膨胀型流体,特征：随 增加,a,增加,，即,“,剪切增稠,”,。,类型：,固体含量较大悬浮液，比如：,PVC,糊悬浮液；,少数含固体填充物（高含量）聚合物熔体；,流动中产生结晶聚合物熔体；,为何含有“剪切增稠”特征？,多分散体系；,高含量，高硬度微粒为分散相，分散介质在其间起润滑作用。,增大，粒子相互碰撞，造成润滑不足，流动阻力增加，粘度上升。,流变性质专题知识讲座,第13页,（3）,Binham,流体,特征：,较小不流动,，展现凝胶状态，只,发生弹性变形；,当,y （,临界剪切应力），,开始流动，流动行为近似牛顿流体，见图,a。,类型：全部高聚物在其良溶剂中形成浓溶液行为与,Binham,流体相近。,该液体在静止时内部存有凝胶结构，当外加应力大于,y,时，凝胶瓦解，流动行为与牛顿流体相同。,流变性质专题知识讲座,第14页,3、聚合物熔体流动曲线,2、非牛顿流体指数定律方程,流变性质专题知识讲座,第15页,在宽剪切速率范围内聚合物熔体,曲线；,和,牛顿流动区；,非牛顿区；,表示熔体破裂；,流变性质专题知识讲座,第16页,加工方法,剪切速率,S,-1,加工方法,剪切速率,S,-1,模压成型,混炼与压延,挤出成型,110,1010,2,10,2,10,3,注射成型,纤维纺丝,10,3,10,4,10,3,10,5,成型加工方法不一样，剪切速率 范围不一样。,成型方法与剪切速率,流变性质专题知识讲座,第17页,2、2 影响聚合物流变行为主要原因,聚合物流变行为主要表现,粘度改变,a,与成型加工工艺条件（,T、P、n）,相关。,流变性质专题知识讲座,第18页,n,转速，反应剪切速率；,流变性质专题知识讲座,第19页,1、,剪切速率影响 聚合物熔体一个显著特征是含有非牛顿行为，其粘度随剪切速率增加而下降。,应注意是：不一样聚合物,a,对 及,有不一样依赖性。,流变性质专题知识讲座,第20页,聚合物,（10,2,S,-1,）,（10,3,S,-1,）,聚合物,（10,2,S,-1,）,（10,3,S,-1,）,POM,2.4,HDPE,7.6,PA6,1.6,LDPE,5.1,PA66,1.5,PP,5.5,PPS,3.2,PVC,6.8,PC,3.8,HIPS,5.0,一些高聚物粘度对剪切速率,敏感性指标,（10,2,S,-1,）/（10,3,S,-1,）,流变性质专题知识讲座,第21页,粘度对 敏感性较显著 有,LDPE、HDPE、PP、PS、HIPS、ABS；,PPS、PA1010、PA6、PA,66、,PBT、POM,和,PC,则对 不敏感。,流变性质专题知识讲座,第22页,意义：,a,对 敏感高聚物，提升 可使其,a,下降。使聚合物熔体轻易经过浇口顺利充满模具型腔，并使大型注塑机能耗降低。,但对 敏感性大高聚物成型，稍微 波动都会影响其制品质量。,流变性质专题知识讲座,第23页,成型加工中应怎样选择剪切速率范围？,流变性质专题知识讲座,第24页,2、温度影响 伴随温度升高，聚合物分子间相互作用力减弱，聚合物熔体粘度降低，流动性增大，如图所表示。,流变性质专题知识讲座,第25页,流变性质专题知识讲座,第26页,分子链刚、极性大或有较强极性取代基团高聚物，,PMMA、PC、PS、PA、PET、PVC,等。,表观黏度对温度敏感高聚物：,流变性质专题知识讲座,第27页,了解聚合物熔体粘度对温度敏感性，在成型加工中作用：,a,对,T,敏感高聚物可经过温度调整聚合物熔体粘度，以适应工艺需要；,在加工中要注意稍小温度波动都会对,a,产生影响，从而影响制品质量稳定性。,流变性质专题知识讲座,第28页,注意：,并不是,a,对,T,不敏感高聚物其,a,不能用,T,进行调整（,PP、PE、POM）。,对于高聚物而言，,TTd,时，提升加工温度都会增大其流动性。,流变性质专题知识讲座,第29页,3、,压力影响 聚集态中存在一些空穴,自由体积。聚合物熔体是可压缩流体。,在成型加工过程中聚合物熔体受到本身流体静压力和外部作用力作用。,流变性质专题知识讲座,第30页,比如：成型压力,:l,10,MPa,，,聚合物熔体体积压缩量,l%。,注塑成型时，注射压力可达100,MP,，出现显著体积压缩。,体积压缩,自由体积降低（分子间距离缩小）,造成流体粘度增加，流动性降低。结论：增大压力使聚合物熔体粘度上升。,流变性质专题知识讲座,第31页,流变性质专题知识讲座,第32页,聚合物粘度对压力改变敏感性：,支化,LDPE,比线型,HDPE,自由体积大，分子堆砌较松，可压缩性大；,PS、PMMA,侧基较大，自由体积较大；,以上说明：对一些聚合物单纯经过增大压力来提升熔体流速并不恰当，过大压力还会造成能耗过大和设备更大磨损。,流变性质专题知识讲座,第33页,4、分子参数和结构影响,相对分子质量(,Mw)、,相对分子质量分布(,MWD)、,链支化、链刚性、极性,5、添加剂影响 影响熔体粘度显著添加剂有增塑剂、润滑剂和填料等。,流变性质专题知识讲座,第34页,第二章 聚合物流变性质,2、1 聚合物流体流动特征,聚合物流体牛顿性和非牛顿性,2、1、1、牛顿流体及其流变方程,牛顿流体特点；牛顿流体种类,2、1、2 非牛顿型流体及其流变方程,非牛顿型流体共性；假塑性流体、膨胀型流体、,Binham,流体；聚合物熔体流动曲线,2、2 影响聚合物流变行为主要原因,剪切速率影响、粘度对 敏感性；,流变性质专题知识讲座,第35页,