高分子材料加工流變學現(xiàn)狀分析作業(yè)PPT學習教案

1、會計學1高分子材料加工流變學現(xiàn)狀分析作業(yè)高分子材料加工流變學現(xiàn)狀分析作業(yè)聚合物流變學（polymer rheology）電流變學 （electro rheology)磁流變學 (megnetrheology)光流變學 (opiticalrheology)化學流變學 (chemrheology) .流變學 緒論第1頁/共91頁第2頁/共91頁意義。例如：通過控制冷卻水溫及其與噴絲孔之間的距離，可解決聚丙烯單絲的不圓度問題；研究順丁橡膠的流動性，發(fā)現(xiàn)它對溫度比較敏感，故需嚴格地控制加工溫度。n第3頁/共91頁第4頁/共91頁拉伸應力：使物體按一定方向拉伸而伸長的力。第5頁/共91頁第6頁/共91頁

2、第7頁/共91頁第8頁/共91頁第9頁/共91頁第10頁/共91頁流動類型流動類型 流動規(guī)律流動規(guī)律 符合的流體符合的流體備注備注 牛頓流體牛頓流體 PCPC和和PVDCPVDC接近接近 低分子多為此類低分子多為此類 ( ( 為常數(shù)為常數(shù)) ) 賓哈流體賓哈流體 凝膠糊、良溶劑的凝膠糊、良溶劑的濃溶液濃溶液 在剪切力增在剪切力增大到一定值后才能大到一定值后才能流動。流動。 ( ( y y和和 為為常數(shù)常數(shù)) ) 假塑性流體假塑性流體 大多數(shù)聚合物熔體、大多數(shù)聚合物熔體、溶液、糊溶液、糊 剪切增加，剪切增加，粘度下降。原因為分粘度下降。原因為分子子“解纏解纏” n1 n1 n1 第11頁/共91

3、頁第12頁/共91頁成型方法剪切速率/S1成型方法剪切速率/S1壓縮模塑110注射模塑103105混煉與壓延10102涂層102103擠出102103澆鑄與蘸浸10第13頁/共91頁TRTTTE：T000lnln恒恒定定剪剪切切速速率率TRTTTE：T000lnln衡衡定定剪剪切切應應力力第14頁/共91頁聚合物剪切速率/S1活化能/(KJ/mol)POM(190）10110226.428.5PE(MI2.1,150) 10210328.934.3PP(250)10110241.860.1PS(190)10110292.196.3PMMA(190)101102159167PC(250)1011

4、02167188NBR10122.6NR1011.1第15頁/共91頁gggTTTTT6 .5144.17lglg（二）壓力對粘度的影響（二）壓力對粘度的影響 壓力增加，粘度增加，相當于溫度下降壓力增加，粘度增加，相當于溫度下降。增加的量可用等效換算因子（T/P）來計算，一般聚合物熔體的換算因子為0.30.9/MPa.或用下式計算： apap = =pe eb (PP0) b為常數(shù)約為0.207(Pa-1)第16頁/共91頁第17頁/共91頁第18頁/共91頁第19頁/共91頁第20頁/共91頁剪切彈性模量剪切彈性模量 G=G=/ /R R 拉伸彈性模量拉伸彈性模量 E=E=/ /R R大多數(shù)

5、高分子流體屬非牛頓流體，流動時既有粘性變形又有彈性變形。第21頁/共91頁第22頁/共91頁第23頁/共91頁 通過這一節(jié)的學習，主要要明確聚合物的熔體粘度主要與剪切應力和剪切速率大小、溫度高低、壓力有關。當然也與聚合物本身性能有關如分子結構、分子量大小等有關。樹脂粘度的高低，直接影響熔體的流動性，熔體的流動性是衡量樹脂加工難易程度的尺度 第24頁/共91頁第25頁/共91頁第26頁/共91頁2 2L Lr rP P假設：聚合物流體（熔體或分散體）在圓管內作壓力流動、層假設：聚合物流體（熔體或分散體）在圓管內作壓力流動、層流，且在等溫條件下穩(wěn)態(tài)流動。流，且在等溫條件下穩(wěn)態(tài)流動。第27頁/共91

6、頁mk 11112mmmrRrmRKLPkvnm12RQvammaLpmRkv 231第28頁/共91頁n n 大于大于1 1為膨脹型流體；為膨脹型流體； n=n=無窮無窮為極限情況。為極限情況。第29頁/共91頁mLpRmRkQ233mLmRkRPmQ213ln)ln(lnln3mLprk233mRQ第30頁/共91頁3)3(RQmW43mkka第31頁/共91頁4 43 3mma a第32頁/共91頁 11mRrk1 1m mR R2L2Lp pU U1 1m mm mr rmmRk 2 2L Lp pR RQ Q3343mkkammaLPmRku 211第33頁/共91頁m m1 13

7、3m mk kR R3 3m mp pQL2第34頁/共91頁1 1m m1 1m mm my yy y2 2h h1 1m m1 1L Lp pk ku u 2 2m m2 2h hL Lp pk kw wQ Q2 2m m2 2m mm m2第35頁/共91頁1 1m m1 1m m0 0m m0 0y y2 2R RR R1 1m m1 1L Lp pk ku u2 2m m2 2R RR RL Lp pR RR Rk kQ Q2 2m m2 2m mi i0 0m mi i0 02第36頁/共91頁（聚合物的結晶和取向）第37頁/共91頁第38頁/共91頁第39頁/共91頁制品力學性能

8、提高，耐熱性制品力學性能提高，耐熱性理想。理想。第40頁/共91頁第41頁/共91頁難。難。嚴重時嚴重時，因早期形成過，因早期形成過多結晶而改變熔體流變性質，多結晶而改變熔體流變性質，表現(xiàn)出膨脹性流體的剪切增表現(xiàn)出膨脹性流體的剪切增稠現(xiàn)象。稠現(xiàn)象。第42頁/共91頁第43頁/共91頁能使其在內應力作用下的小能使其在內應力作用下的小區(qū)域加速結晶。區(qū)域加速結晶。第44頁/共91頁第45頁/共91頁第46頁/共91頁第47頁/共91頁第48頁/共91頁第49頁/共91頁第50頁/共91頁第51頁/共91頁第52頁/共91頁返回1返回2返回3第53頁/共91頁第54頁/共91頁第55頁/共91頁第56

9、頁/共91頁第57頁/共91頁第58頁/共91頁第59頁/共91頁第60頁/共91頁第61頁/共91頁第62頁/共91頁第63頁/共91頁第64頁/共91頁第65頁/共91頁聚合物聚合物產品產品形式形式TgTgTmTm拉伸溫度拉伸溫度熱定型溫熱定型溫度度PETPET薄膜薄膜6767（非晶）（非晶）27627678788080180180230230纖維纖維8181（結晶）（結晶）80809090IPPIPP薄膜薄膜3535165165180180120120150150150150纖維纖維PSPS薄膜薄膜100100105105155155HDPEHDPE纖維纖維808013613690901

10、15115PA-6PA-6纖維纖維4545228228室溫室溫150150100100180180PA66PA66纖維纖維4545264264室溫室溫100100190190PANPAN纖維纖維90908080120120110110140140第66頁/共91頁第67頁/共91頁第68頁/共91頁第69頁/共91頁第70頁/共91頁第71頁/共91頁第72頁/共91頁（2）結晶與取向的性能關系）結晶與取向的性能關系第73頁/共91頁第74頁/共91頁第75頁/共91頁第76頁/共91頁想象一個放置在固定面上的類似橡膠狀材料的立方體H第77頁/共91頁剪切應變變形在上端面施加一個力，該力就產生一個形變Force, F第78頁/共91頁剪切應變變形在上端面施加一個力，該力就產生一個形變Force, F第79頁/共91頁剪切應變變形在上端面施加一個力，該力就產生一個形變Force, F第80頁/共91頁剪切應變變形在上端面施加一個力，該力就產生一個形變Force, Fdu（剪切應變）（剪切應變）Shear Strain = du / hh第81頁/共91頁應變 = 位移 間隙第82頁/共91頁 力 = N 面積 m21 N/m2 = 1 Pa第83頁/共91頁Force, Fh粘性流動第84頁/共91頁Force, Fh粘性流動C