聚合物成型加工原理：3-1 聚合物熔體的流變行為

1、第三章 聚合物的流變性質(zhì)2 3.1 聚合物熔體的流變行為 3.2 影響聚合物粘度的因素 3.3 聚合物流動過程的彈性行為2022/9/131 3.1 聚合物熔體的流變行為 流變學(xué)（Rheology）是研究物質(zhì)流動與形變的科學(xué)。 本節(jié)主要研究聚合物在應(yīng)力作用下所產(chǎn)生的彈性、塑性及粘性形變的行為，以及這些行為與各種因素之間的相互關(guān)系。 聚合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 彈性 溫度 塑性 形變 力的大小及作用方式 粘性 作用時間 聚合物體系的組成 2022/9/132 材料受力后產(chǎn)生的形狀和尺寸改變稱為應(yīng)變。應(yīng)變方式和應(yīng)變速度與外力的 性質(zhì)和作用位置有關(guān)，相應(yīng)的應(yīng)變有：簡單的剪切、簡單的拉伸、流體靜壓力的均勻壓縮

2、。 單位時間內(nèi)的應(yīng)變成為應(yīng)變速率（或速度梯度） =d/dt 2022/9/133牛頓流體及其速度方程： 流體在平直導(dǎo)管內(nèi)受剪切應(yīng)力而流動時，其流動形式有層流和湍流，區(qū)別在于雷諾系數(shù)Re： Re=D / D：導(dǎo)管直徑 ：平均速度 ：液體密度 ：剪切粘度 Re 21004000為層流，聚合物熔體成型加工流動時，Re10，所以為層流。 2022/9/134 對低分子液體的流動，剪切應(yīng)力與剪切速率 之間存在的關(guān)系是： =（dv/dr）=（d/dt）= 為比例系數(shù)，稱為牛頓粘度。與液體的分子結(jié)構(gòu)和液體所處的溫度有關(guān)。單位是PaS。 2022/9/135 聚合物熔體的粘度及其變化是加工過程中最主要的參數(shù)。

3、根據(jù)流體受力方式的不同，流動方式不同，聚合物熔體粘度主要分為：拉伸粘度、剪切粘度。 剪切粘度=/ 根據(jù)粘度對的關(guān)系，把流體分為兩大類： 牛頓流體 與 成比例 為常數(shù) 非牛頓流體 與 不成比例 不是常數(shù) 3.1.1 剪切粘度和非牛頓流動 2022/9/136 牛頓流體：對牛頓流體來說，其粘度在定溫情況下，不隨、 而變化，其流動行為符合牛頓定律。 非牛頓流體：對非牛頓流體來說，其粘度在定溫情況下，是隨或 等因素而變化的。因此對非牛頓流體粘度，其表示方法與牛頓流體粘度不同。一般用a表示，稱為表觀粘度或非牛頓粘度 a = / 2022/9/137如果不考慮聚合物的彈性，可以把聚合物流體分為兩個系統(tǒng)：粘

4、性系統(tǒng)和有時間依賴性系統(tǒng)。 一.粘性系統(tǒng)特點(diǎn)： a. 只依賴于； b. 流動曲線不是直線； c. 流動曲線不一定通過原點(diǎn)。 受力流動的特征：體系只與或 有關(guān)，與、t無關(guān)。 根據(jù)粘度隨的變化情況，又分為假塑性流體、膨脹性流體和賓哈流體。 2022/9/1381.假塑性流體 ， 。 幾乎所有的聚合物熔體以及所有聚合物在其良溶劑中的溶液，其流動行為都與假塑性流體相似。對溶液而言，當(dāng)它受到應(yīng)力時，溶劑小分子被擠出流 動單元。流動單元越小，粘度就越小。b. 對熔體而言，排列成線（行），使體系粘度下降。 線團(tuán)拉直的程度與外力的大小有關(guān)。2022/9/139普適流動曲線：2022/9/1310（1）低剪切牛

5、頓區(qū)： 在很低的剪切速率下( 塑性形變 真實(shí)的塑性粘度。 （3）高剪切牛頓區(qū)： = 注意： 整個區(qū)域：a.（0 - ）隨溫度增加而減少； b.非牛頓區(qū)的范圍隨溫度升高而向剪切速率增大的方向移動。2022/9/1312 實(shí)驗(yàn)證明，加工過程中，聚合物主要表現(xiàn)出假塑性的流變行為。流動可用指數(shù)定律描述： =K n K ：稠度 n：流動行為指數(shù)，表示液體偏離牛頓流體的程度。 對于假塑性液體，n是1。2022/9/1315 3.賓哈液體： 只有在剪切應(yīng)力達(dá)到一定值時才能流動，且剪切應(yīng)力與剪切速率成直線關(guān)系。即： - y=p（dv/dr）=p y：使液體產(chǎn)生流動的最小剪切應(yīng)力； p：剛度系數(shù)（等于直線斜率）。 實(shí)際上幾乎所有的聚合物在良溶劑中的濃溶液和凝膠性糊塑料的流動行為，都與這種液體很接近。2022/9/1316二.有時間依賴性的系統(tǒng) 粘度與剪切應(yīng)力的大小和應(yīng)力作用時間的長短有關(guān)。 1.觸變性（搖溶性）液體：表觀粘度隨剪切應(yīng)力的作用時間的增加而下降。 涂料、油墨 2.震凝性液體：表觀粘度隨剪切應(yīng)力的作用時間的增加而增加。2022/9/13173.1.2 拉伸粘度定義：拉伸應(yīng)