熔体破裂-高分子系.ppt

8 Polymer Rheology 8 Polymer Rheology 高分子的流变特性高分子的流变特性 Polymer Physics Polymer Physics Polymer Physics 高分子物理高分子物理高分子物理 Introduction Introduction 前言前言 Rheology 流变学?当高聚物熔体和溶液(简称流体)在受外力作用时,既表现粘性流动,又表现出弹性形变,因此称为高聚物流体的流变性或流变行为. ?流变学是研究物质流动和变形的一门科学, 涉及自然界各种流动和变形过程。热塑性聚合物的加工成型大多是利用其熔体的流动性能。这种流动态也是高聚物溶液的主要加工状态。流变学是研究材料流动和变形规律的一门科学聚合物的流动,不是高分子链之间的简单滑移,而是运动单元依次跃迁的结果(蚯蚓蠕动) 聚合物流变行为强烈依赖于分子结构、分子量及其分布、温度、压力、时间、作用力的性质和大小等绝大数高分子成型加工是粘流态下加工的,如挤出,注射,吹塑等弹性形变及其后的松驰影响制品的外观,尺寸稳定性 Rheology 流变学流变性流动变形粘性, 不可逆过程,耗散能量弹性, 可逆过程,储存能量非线性粘弹性 Concept of Rheology 流变的概念 Viscoelasticity Viscoelasticity 粘弹性粘弹性 Elasticity 弹性 Viscocity 粘性 Rheology Rheology 流变流变 Deformation 形变 Flow 流动 Melt Flow Melt Flow 液体流动液体流动 Shear Flow and Viscosity 剪切流动与粘度 Shear rate Shear stress Shear strain ?: Melt viscosity v v+dv F F dxdy A A F??dy dv dt d????? dy dx ??????? Newton ' s law 剪切应力剪切应变切变速率 1Pa s = 10 poise (泊) 牛顿流动定律液体内部反抗流动的内摩擦力牛顿流体的粘度仅与流体分子的结构和温度有关,与切应力和切变速率无关 Types of Melt Flow 液体流动的类型类型 Newtonian 牛顿流体 Non-Newtonian 非牛顿流体 Bingham 宾汉 Pseudoplastic 假塑性 Dilatant 胀塑性 Thixotropic 触变性曲线公式 n < 1 n > 1 实例小分子沥青高分子浓溶液高分子熔体颗粒填充高分子熔体 PVC 糊胶冻????? Shear rate Shear stress Shear rate Shear stress Shear rate Shear stress Shear rate Shear stress Time Viscosity 触变性流凝性??????? y nK???? nK????切力变稀屈服应力切力变稠 a ? ??????? a? nK??????????? 1?? nK 稠度系数非牛顿指数流动指数 Pseudoplastic Fluid 假塑性流体 Shear Thinning Fluid 切力变稀体表观粘度 n < 1 Shear rate dependence of shear stress and apparent viscosity of pseudoplastic fluid 幂律方程?对牛顿型流体, n =1 ?对假塑性流体, n <1 ?对胀塑性流体, n >1 n偏离 1的程度越大,材料非牛顿性越强?在不同的剪切速率范围内,同一种材料的 n值不是常数通常剪切速率越大, n值越小?温度下降、分子量增大、填料量增多等,均使材料非线性性质增强,使 n下降?填入软化剂、增塑剂,则使 n值增大 Power Law 幂律方程