《rehologic流變》PPT課件

1、聚合物流變實驗 聚合物材料恒負荷型毛細管流變實驗高分子物理實驗課之十三QUST1精選PPT流動的宇宙，變化的世界萬物皆流運動是絕對的，靜止是相對的。高分子物理實驗課之十三2松弛時間譜與測試時間t如果t ，測試的性能為結(jié)構(gòu)單元i及其 以下單元的性能 參比物那么高分子物理實驗課之十三3流變學基本概念 流變學是一門研究材料 流動及變形規(guī)律的科學。流動液體粘性 耗散能量 產(chǎn)生永久形變 無記憶效應 牛頓定律 時間過程變形固體彈性 儲存能量 形變可以恢復 有記憶效應 胡克定律 瞬時響應材料在大變形、長時間應力作用下呈現(xiàn)的非線性粘彈性流變“固液兩相性”“非線性粘彈性”高分子物理實驗課之十三4影響流變行為的因

2、素概述主鏈及側(cè)基內(nèi)因結(jié)構(gòu)組成支鏈分子量及其分布配方如共混、補強劑、增塑劑外因外部條件溫度時間外力的作用性質(zhì)近程（一級）遠程（二級）織態(tài)結(jié)構(gòu)影響結(jié)構(gòu)與松弛時間的關(guān)系驅(qū)動力和圍壓力高分子物理實驗課之十三5一、實驗目的1. 了解毛細管流變儀研究聚合物熔體流變性能的一般原理，3. 掌握計算剪切應力 、剪切速率 和表觀粘度 的方法。4. Bargley修正；Rabinowich修正2. 初步掌握XLY-II型流變儀的基本結(jié)構(gòu)和操作技術(shù)，高分子物理實驗課之十三6二、實驗原理 推導思路：先將聚合物熔體看作牛頓流體建立流變方程（即剪切應力和剪切速率關(guān)聯(lián)式）然后對流變方程進行非牛頓校正入口校正高分子物理實驗課之

3、十三7圖13-1 熔體在毛細管內(nèi)的受力示意圖（放大） 高分子物理實驗課之十三81.剪切應力 設(shè)不可壓縮流體在半徑為R的圓管中心層流方式流動。半徑為r的圓柱流體所受的力是平衡的，進行受力分析： (1)高分子物理實驗課之十三9R毛細管半徑L毛細管長度W負荷量R1料筒半徑 長度單位：mm (2)rR時， 由（1）式可見，毛細管中流體受到的剪切應力r，與流層至管中心的距離r成正比，與壓力梯度P/L成正比， 毛細管壁處高分子物理實驗課之十三102.牛頓流體的剪切速率由定義可知牛頓流體的剪切速率為：v（r）為流體的線速度，是r的函數(shù)。 (3)當rR時有：(4)高分子物理實驗課之十三11對于上式積分并加上邊

4、界條件 得：(5)從管道的微小環(huán)面積2rdr來看，通過它的微小流出量可以用下式表示：(6)展開(3)式：高分子物理實驗課之十三12將（6）式兩邊積分得：由（4）式和（7）式可得：R毛細管半徑R1料筒半徑V柱塞下降速度(8)(7)高分子物理實驗課之十三133.牛頓流體的表觀粘度a牛 式中W為所加砝碼的重量（單位，牛頓）。(9) 應當指出，式（8）、式（9）中的結(jié)果僅適用于牛頓流體，由于絕大數(shù)的聚合物熔體屬于非牛頓流體，故要對式（8）和式（9）進行必要的修正，即Rabinowitsch修正。高分子物理實驗課之十三14(二)Rabinowitsch修正 -非牛頓修正 聚合物流體不是牛頓流體，一般為假

5、塑性流體。其流動行為符合冪律方程：n流體的流變指數(shù)（或稱非牛頓指數(shù)） K流體的稠度(10)所以需要進行校正Rabinowitsch校正高分子物理實驗課之十三15將（1）式代入（10）式得：(11)當rR時（11）式有：(12)積分（11）式并代入邊界條件：(13)推導過程如下：高分子物理實驗課之十三16與牛頓流體相同，非牛頓流體的流量為： 式(13)中的n1，k，則變回上述牛頓流體的體積流量式(7)。兩邊分別積分得：(14)高分子物理實驗課之十三17 整理(8)和(14)式，得到非牛頓流體切變速率w與牛頓流體切變速率w之間的關(guān)系是: 由該式可以看出對于假塑性流體n40)時，入口壓力降與毛細管中

6、流動的壓力降相比可以忽略，可以不引入入口校正，直接用（2）式計算w值。 高分子物理實驗課之十三22(三）彈性效應的表征 還有可逆的高彈形變流動過程（擠出、壓延）中不僅有真實的流動不可逆的塑性形變彈性恢復出口膨脹擠出脹大現(xiàn)象巴拉斯效應高分子物理實驗課之十三23表示彈性記憶效應大小的參數(shù)B值影響因素口型長徑比口型入口角壓出膨脹比或膨脹率B內(nèi)因外因壓出速度壓出切變速率結(jié)構(gòu)組成高分子物理實驗課之十三24三、實驗儀器 加壓系統(tǒng)是由1:10的杠桿機構(gòu) ，連接砝碼的是動滑輪結(jié)構(gòu)，不加砝碼時托盤等相當于總重為0.5kg的砝碼，毛細管長徑比(L/D):5/1，10/1，20/1，40/1，升溫速度16/min

7、，07以上-升溫最快走紙速度可調(diào)，單位mm/h. 高分子物理實驗課之十三25注意：1.每次實驗后清理料筒及工具。2.避免空氣對流，保持恒溫。3.避免摔、碰機器和工具，防止損壞。一、數(shù)據(jù)記錄二、操作記錄在課本表5中樣品名稱日期實驗溫度毛細管直徑長徑比系統(tǒng)負荷走紙速度Y值、X值 =(砝碼質(zhì)量+1)20高分子物理實驗課之十三26四、數(shù)據(jù)處理 1.處理步驟原始數(shù)據(jù)分別求對數(shù)柱塞下降速度體積流量剪切應力剪切速率表觀剪切粘度作圖分析高分子物理實驗課之十三272.柱塞下降速度的確定： 圖13-3柱塞的形成與時間變化關(guān)系圖高分子物理實驗課之十三281.剪切速率2.剪切應力高分子物理實驗課之十三29五、思考題 分別討論分子量、分子量分布、支化以及溫度對聚合物表觀粘度的影響。 為什么要進行Bagley修正和Rabinowitsch修正？ 如何用恒負荷型流變儀進行Bagley修正？ 恒速率型與恒負荷型流變儀的根本區(qū)別是什么，各有什