聚合物的流變學(xué)性質(zhì)教案課件

會(huì)計(jì)學(xué)1聚合物的流變學(xué)性質(zhì)會(huì)計(jì)學(xué)1聚合物的流變學(xué)性質(zhì)§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)一、牛頓流體與非牛頓流體

流體在管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)：層流湍流層流的特征：是流體質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)方向與流道軸線平行，其流動(dòng)速度也相同，所有流體質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)軌跡均相互平行。第1頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)一、牛頓流體與非牛頓流體第1頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)湍流的特點(diǎn)：是管內(nèi)的流體質(zhì)點(diǎn)除了在與軸線平行的方向流動(dòng)外，還在管內(nèi)的橫向上做不規(guī)則的任意流動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)軌跡成紊亂狀態(tài)。英國(guó)物理學(xué)家雷諾提出的流體的流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變(由層流變?yōu)橥牧?條件為：

Re=dvρ/η<Rec

Re——雷諾數(shù)；d——管道直徑；ρ——流體密度；

v——流體速度；η——流體動(dòng)力粘度；

Rec——臨界雷諾數(shù)；第2頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)湍流的特點(diǎn)：第2頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)Rec的大?。号c流道的斷面形狀和流道壁的表面粗糙度有關(guān)系。

——光滑的圓管，Rec=2000～2300；當(dāng)Re的值大于2000～2300時(shí)——

流體流動(dòng)的狀態(tài)才能轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧?。大多?shù)聚合物熔體的粘度都很高，成型時(shí)的流速不大，流體流動(dòng)的Re值遠(yuǎn)小于Rec。一般為10左右，因此，通?？蓪⒕酆衔锶垠w的流動(dòng)視為層流狀態(tài)來進(jìn)行研究。第3頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)Rec的大小：第3頁/共106§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)牛頓流體：是指當(dāng)流體以切變方式流動(dòng)時(shí)，其切應(yīng)力與剪切速率間存在線性關(guān)系。牛頓流體的流變方程式為第4頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)牛頓流體：第4頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

由于大分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和纏結(jié)，聚合物熔體的流動(dòng)行為遠(yuǎn)比低分子液體復(fù)雜。在廣闊的剪切速率范圍內(nèi)，這類液體流動(dòng)時(shí)：切應(yīng)力和剪切速率不再成正比關(guān)系；熔體的粘度也不再是一個(gè)常數(shù)；聚合物熔體的流變行為不服從牛頓流動(dòng)規(guī)律。非牛頓型流動(dòng)：不服從牛頓流動(dòng)規(guī)律的流動(dòng)稱為，非牛頓流體：具有不服從牛頓流動(dòng)規(guī)律的流動(dòng)行為的液體。第5頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)由于大分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和纏結(jié)§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)在注射成型中——

少數(shù)聚合物熔體的粘度對(duì)剪切速率不敏感，如聚酰胺、聚碳酸酯等，把它們近似視為牛頓流體；絕大多數(shù)的聚合物熔體都表現(xiàn)為非牛頓流體。近似地服從（Qstwald-DeWaele）指數(shù)流動(dòng)規(guī)律：第6頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)在注射成型中——第6頁/共10§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

表觀粘度的力學(xué)性質(zhì)——與牛頓粘度相同。表觀粘度表征的是：服從指數(shù)流動(dòng)規(guī)律的非牛頓流體在外力的作用下抵抗剪切變形的能力。表觀粘度除與流體本身以及溫度有關(guān)；還受到剪切速率的影響；第7頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)表觀粘度的力學(xué)性質(zhì)——與?！?.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

——意味著外力的大小及其作用時(shí)間也能夠改變流體的粘稠性。

K值及n值均可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。

n大小反映了聚合物熔體偏離牛頓性質(zhì)的程度:

當(dāng)n=1時(shí)，ηa=K=η，這時(shí)非牛頓流體就轉(zhuǎn)變?yōu)榱伺ｎD流體。當(dāng)n≠1時(shí)，絕對(duì)值|1-n|的值越大，流體的流動(dòng)性越強(qiáng)，剪切速率對(duì)表觀粘度va的影響也越大。當(dāng)其他條件一定時(shí)，K值的大小反映了流體粘稠性的程度。第8頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)——意味著外力的大小及其作§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)二、假塑性液體的流變學(xué)性質(zhì)及其影響因素1.假塑性液體的流變學(xué)性質(zhì)非牛頓流體——也稱為粘性液體，當(dāng)n<1時(shí)：粘性液體——稱為假塑性液體。

——大多數(shù)注射成型用的聚合物熔體都具有近似假塑性液體的流變學(xué)性質(zhì)。假塑性液體的非牛頓指數(shù)n：通常為0.25～0.67;

當(dāng)剪切速率較大時(shí)n值可降至0.20;第9頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)二、假塑性液體的流變學(xué)性質(zhì)及其§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)注射成型中近似具有假塑性流體性質(zhì)的高聚物:

聚乙烯(PE)

聚氯乙烯(PVC)

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

聚丙烯(PP)ABS

聚苯乙烯(PS)

聚酯熱塑性彈性體謝東第10頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)注射成型中近似具有假塑性流體性§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

假塑性液體的剪切速率與切應(yīng)力及表觀粘度的關(guān)系:圖a——切應(yīng)力τ與剪切速率的關(guān)系；圖b——表觀粘度ηa與剪切速率的關(guān)系。

——聚合物熔體粘度對(duì)剪切速率具有依賴性，且剪切速率的增大可導(dǎo)致熔體粘度的降低。第11頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)假塑性液體的剪切速率與切應(yīng)§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)假塑性液體的“剪切稀化”：對(duì)于假塑性流體而言，當(dāng)流體處于中等剪切速率區(qū)域時(shí)，流體變形和流動(dòng)所需的切應(yīng)力隨剪切速率而變化，并呈指數(shù)規(guī)律增大；流體的表觀粘度也隨剪切速率而變化，呈指數(shù)規(guī)律減小。假塑性液體的“剪切稀化”的原因：聚合物具有大分子結(jié)構(gòu)，當(dāng)熔體進(jìn)行假塑性流動(dòng)時(shí)，剪切速率的增大，使熔體所受的切應(yīng)力加大，從而導(dǎo)致聚合物大分子結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)、解纏和滑移的運(yùn)動(dòng)加劇。第12頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)假塑性液體的“剪切稀化”：第1§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

這時(shí)，大分子鏈段的運(yùn)動(dòng)相對(duì)減少，分子間的相互作用力(范德華力)逐漸減弱，熔體內(nèi)的自由空間增加，從而導(dǎo)致相對(duì)運(yùn)動(dòng)加大，宏觀上體現(xiàn)為表觀粘度相對(duì)降低。

——注射成型中，多數(shù)聚合物的表觀粘度對(duì)熔體內(nèi)部的剪切速率具有敏感性，可以通過調(diào)整剪切速率來控制聚合物的熔體粘度。在注射成型中，聚合物熔體發(fā)生剪切稀化效應(yīng)是一個(gè)普遍現(xiàn)象——因?yàn)榇蠖鄶?shù)熱塑性聚合物都具有近似假塑性液體的流變學(xué)性質(zhì)。第13頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)這時(shí)，大分子鏈段的運(yùn)動(dòng)相對(duì)§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)在注射成型過程中，確定成型工藝條件時(shí)：必須根據(jù)聚合物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)——

選取最佳注射溫度、注射壓力、注射速度等；模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也應(yīng)考慮聚合物本身的特點(diǎn)，從而保證產(chǎn)品的成型質(zhì)量。第14頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)在注射成型過程中，確定成型工藝§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)2.影響假塑性液體流變學(xué)主要因素1)聚合物本身的影響（1）主鏈結(jié)構(gòu)——

由單鍵組成等柔順性較好的聚合物，鏈間的纏結(jié)點(diǎn)較多，鏈的伸長(zhǎng)和滑移等流動(dòng)現(xiàn)象呈現(xiàn)的非牛頓性較強(qiáng)。（2）支鏈結(jié)構(gòu)——

對(duì)熔體的表觀粘度也有影響，支鏈程度越大，粘度就越高，熔體的流動(dòng)性就越低。第15頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)2.影響假塑性液體流變學(xué)主要因§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

由于聚合物大分子中存在的支縫越長(zhǎng)，支化程度越高，則它們與其他大分子纏結(jié)越緊，從而導(dǎo)致流動(dòng)和變形困難，宏觀上表現(xiàn)為表觀粘度增大，但也不排除一些特殊情況。（3）聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量及其分布——

對(duì)聚合物熔體粘度也有很大影響。聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量較大時(shí)——

大分子鏈加長(zhǎng)，分子鏈的重心移動(dòng)變慢，鏈的纏結(jié)點(diǎn)增多，解纏、伸長(zhǎng)和滑移變得困難，因而宏觀上表現(xiàn)為熔體的表觀粘度加大。謝東第16頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)由于聚合物大分子中存在的支§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)聚合物的分子質(zhì)量分布——

對(duì)表觀粘度也有很大的影響。聚合物中的分子質(zhì)量分布越寬，聚合物的熔體粘度就越小，熔體流動(dòng)性就越好；

——但成型的塑件性能并不理想。因而，為了提高塑件性能，通常要盡量減少聚合物中的低分子物質(zhì)，盡量使用分子質(zhì)量分布較窄的材料。第17頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)聚合物的分子質(zhì)量分布——第17§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)2)聚合物中添加劑的影響加入少量的添加劑，以提高其實(shí)用性能。添加劑的種類：著色劑潤(rùn)滑劑稀釋劑增塑劑穩(wěn)定劑抗靜電劑填料第18頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)2)聚合物中添加劑的影響第18§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

添加劑在聚合物中所占的比例不大——

聚合物大分子間的作用力會(huì)發(fā)生很大變化，熔體的粘度也會(huì)隨之改變。例如，增塑劑的加入會(huì)使熔體粘度降低，從而提高熔體的流動(dòng)性。第19頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)添加劑在聚合物中所占的比例§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)(3)溫度及壓力對(duì)聚合物熔體粘度的影響

——聚合物大分子的熱運(yùn)動(dòng)有賴于溫度。與分子熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)的熔體流動(dòng)必然與溫度有關(guān)。

——在聚合物注射成型過程中，溫度對(duì)熔體粘度的影響與剪切速率同等重要。溫度升高——

大分子間的自由空間隨之增大，分子間作用力減小，分子運(yùn)動(dòng)變得容易，從而有利于大分子的流動(dòng)與變形，宏觀上表現(xiàn)為聚合物熔體的表觀粘度下降。第20頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)(3)溫度及壓力對(duì)聚合物熔體粘§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

在注塑成型過程中常利用提高溫度來降低粘度，提高流動(dòng)性。利用溫度的提高來改善流動(dòng)性的適用于——

那些聚合物的粘度對(duì)剪切速率不是很敏感或其熔體流動(dòng)服從牛頓流動(dòng)規(guī)律的流體。聚合物大分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分子間堆砌密度疏松，相互之間有較大的自由空間。當(dāng)聚合物熔體受到一定壓力時(shí)——

大分子之間的自由空間減少，分子間的堆砌密度增加，分子間距離變小，從而相互間的范德華力增大，宏觀上表現(xiàn)為表觀粘度的增加。第21頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)在注塑成型過程中常利用提高§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

——以上的流變學(xué)性質(zhì)主要是針對(duì)注射成型生產(chǎn)中的熱塑性塑料而言的；對(duì)熱固性塑料——注射成型加工過程中粘度的變化與熱塑性塑料存在著本質(zhì)的區(qū)別。熱塑性塑料——聚合物的注射成型基本上是一個(gè)物理過程；但熱固性塑料的成型過程不但發(fā)生物理變化，還伴隨著化學(xué)變化——

聚合物成型過程中的加熱——不僅使材料熔融，能在壓力下產(chǎn)生流動(dòng)、變形和獲得所需的形狀等物理變化；第22頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)——以上的流變學(xué)性質(zhì)主要是§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

并且能使充入模腔中的聚合物熔體在一定溫度下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)——從而使其原有的大分子線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)，從而使聚合物大分子結(jié)構(gòu)很難再發(fā)生變化，故粘度變得無限大。宏觀上表現(xiàn)為熱固性塑料一旦成型固化，便無法再回收利用。

第23頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)第23頁/共106頁第二章聚合物的流變性質(zhì)（RheologicalCharacteristics）第24頁/共106頁第24頁/共106頁2、1聚合物流體的流動(dòng)特性2、1、1、牛頓流體及其流變方程2、1、2非牛頓型流體及其流變方程2、2影響聚合物流變行為的主要因素1、剪切速率的影響2、溫度的影響3、壓力的影響

第25頁/共106頁2、1聚合物流體的流動(dòng)特性第25頁/共106頁①低分子化合物的液體或溶液。如水和甲苯等。②極少數(shù)聚合物熔體（聚碳酸酯、偏二氯乙烯—氯乙烯共聚物等）。③在一定范圍內(nèi)（＞104s-1，＜10s-1）大多數(shù)的聚合物熔體。3、牛頓流體的種類第26頁/共106頁①低分子化合物的液體或溶液。如水和甲苯等。②極少數(shù)但是，聚合物成型加工多是在10s-1＜＜104s-1范圍內(nèi)進(jìn)行，在此范圍內(nèi)，聚合物流體的流動(dòng)行為與牛頓流體不符。10s-1104s-1牛頓流體牛頓流體非牛頓流體第27頁/共106頁但是，聚合物成型加工多是在10s-1＜假塑性流體種類：①在10s-1＜＜104s-1內(nèi)，高聚物熔體；②高聚物溶液及懸浮液。③混煉膠、塑煉膠；①高聚物熔體，大分子彼此纏結(jié)，受到剪切作用時(shí)，纏結(jié)點(diǎn)打開，大分子沿流動(dòng)方向排列，故ηa降低，且隨增大，ηa更低。②高聚物溶液，溶劑化作用使得線團(tuán)或粒子內(nèi)封閉的溶劑小分子。剪切作用，溶劑小分子被擠出，粒子和無規(guī)線團(tuán)尺寸減小，流動(dòng)阻力下降，粘度降低。③混煉膠、塑煉膠，剪切作用的增加使得分子鏈斷鏈，導(dǎo)致分子量下降，粘度降低。假塑性流體流動(dòng)曲線見圖4-3。第28頁/共106頁假塑性流體種類：①高聚物熔體，大分子彼此纏結(jié)，受到剪切作用時(shí)（2）膨脹型流體特性：隨增加ηa增加，即“剪切增稠”。類型：①固體含量較大的懸浮液，例如：PVC糊懸浮液；②少數(shù)含固體填充物（高含量）的聚合物熔體；③流動(dòng)中產(chǎn)生結(jié)晶的聚合物熔體；為何具有“剪切增稠”特性？多分散體系；高含量，高硬度微粒為分散相，分散介質(zhì)在其間起潤(rùn)滑作用。

增大，粒子相互碰撞，導(dǎo)致潤(rùn)滑不足，流動(dòng)阻力增加，粘度上升。第29頁/共106頁（2）膨脹型流體為何具有“剪切增稠”特性？多分散體系；（3）Binham流體特征：τ較小不流動(dòng)，呈現(xiàn)凝膠狀態(tài)，只發(fā)生彈性變形；當(dāng)τ＞τy（臨界剪切應(yīng)力），開始流動(dòng)，流動(dòng)行為近似牛頓流體，見圖a。類型：所有高聚物在其良溶劑中形成的濃溶液行為與Binham流體相近。

該液體在靜止時(shí)內(nèi)部存有凝膠結(jié)構(gòu)，當(dāng)外加應(yīng)力大于τy時(shí)，凝膠崩潰，流動(dòng)行為與牛頓流體相似。第30頁/共106頁（3）Binham流體該液體在靜止時(shí)內(nèi)部存有凝膠結(jié)構(gòu)，當(dāng)外加加工方法剪切速率S-1加工方法剪切速率S-1模壓成型混煉與壓延擠出成型1～1010～102102～103注射成型纖維紡絲103～104

103～105成型加工方法不同，剪切速率范圍不同，見表。成型方法與剪切速率第31頁/共106頁加工方法剪切速率S-1加工方法剪切速率S-1模壓成型12、2影響聚合物流變行為的主要因素

聚合物的流變行為主要表現(xiàn)——粘度變化——ηa與成型加工工藝條件（T、P、n）有關(guān)。第32頁/共106頁2、2影響聚合物流變行為的主要因素第32頁/共106頁n——轉(zhuǎn)速，反映剪切速率；第33頁/共106頁n——轉(zhuǎn)速，反映剪切速率；第33頁/共106頁描述聚合物熔體粘度的函數(shù)關(guān)系為：η=f(，T，P，M，……)

式中：——剪切速率；T——溫度；

P——靜壓力（體積的函數(shù)）；外力；M——聚合物的分子參數(shù)，如相對(duì)分子質(zhì)量(Mw)、相對(duì)分子質(zhì)量分布等；

…….——各種助劑和添加劑；第34頁/共106頁描述聚合物熔體粘度的函數(shù)關(guān)系為：第34頁/共106頁1、剪切速率的影響

聚合物熔體的一個(gè)顯著特征是具有非牛頓行為，其粘度隨剪切速率的增加而下降。

應(yīng)注意的是：不同聚合物ηa對(duì)及τ有不同的依賴性。第35頁/共106頁1、剪切速率的影響

1—聚丙烯酸酯（200℃）；2—高密度聚乙烯（190℃）；3—聚酰胺—6（260℃）；4—醋酸纖維素（190℃）；5—聚苯乙烯（204℃）；第36頁/共106頁1—聚丙烯酸酯（200℃）；第36頁/共106頁聚合物η（102S-1）η（103S-1）聚合物η（102S-1）η（103S-1）POM2.4HDPE7.6PA61.6LDPE5.1PA661.5PP5.5PPS3.2PVC6.8PC3.8HIPS5.0一些高聚物粘度對(duì)剪切速率的敏感性指標(biāo)η（102S-1）/η（103S-1）第37頁/共106頁聚合物η（102S-1）聚合物η（102S-1）POM

粘度對(duì)敏感性較明顯的有LDPE、HDPE、PP、PS、HIPS、ABS；

PPS、PA1010、PA6、PA66、PBT、POM和PC則對(duì)不敏感。第38頁/共106頁粘度對(duì)敏感性較明顯的有LDPE、HDP意義：①粘度對(duì)剪切速率敏感的高聚物，提高剪切速率可使其粘度下降。使聚合物熔體容易通過澆口順利充滿模具型腔，并使大型注塑機(jī)能耗降低。②但對(duì)敏感性大的高聚物的成型，稍微的波動(dòng)都會(huì)影響其制品的質(zhì)量。第39頁/共106頁意義：第39頁/共106頁成型加工中應(yīng)如何選擇剪切速率的范圍？第40頁/共106頁成型加工中應(yīng)如何選擇剪切速率的范圍？第40頁/共106頁2、溫度的影響

隨著溫度的升高，聚合物分子間的相互作用力減弱，聚合物熔體的粘度降低，流動(dòng)性增大，如圖所示。

第41頁/共106頁2、溫度的影響第42頁/共106頁第42頁/共106頁式中：

A——與材料性質(zhì)、剪切速率和剪切應(yīng)力有關(guān)的常數(shù)；

Eη——在恒定剪切速率和恒定剪切應(yīng)力下的聚合物粘流活化能，是分子鏈運(yùn)動(dòng)時(shí)用以克服分子間作用力，向前遷移所需要的能量；或每摩爾運(yùn)動(dòng)單元流動(dòng)時(shí)所需要的能量J/mol；

R——?dú)怏w常數(shù)，8.32J/mol·K；

T——絕對(duì)溫度，K°；在溫度為Tf

＜T＜Td時(shí)，聚合物熔體粘度對(duì)溫度的依賴性可用Andrader方程來表示。

lnη=lnA+Eη

/RT（1）以㏑η—1/T作圖，直線斜率

：

Eη/R。說明：

Eη高，ηa隨T變化愈大。即粘流活化能越高，粘度對(duì)溫度越為敏感。溫度升高時(shí)，其粘度下降越明顯。

哪些聚合物熔體Eη高？第43頁/共106頁式中：A——與材料性質(zhì)、剪切速率和剪切應(yīng)力有關(guān)的常數(shù)；

分子鏈剛、極性大或有較強(qiáng)極性取代基團(tuán)的高聚物，PMMA、PC、PS、PA、PET、PVC等。表觀黏度對(duì)溫度敏感高聚物：第44頁/共106頁分子鏈剛、極性大或有較強(qiáng)極性取代基團(tuán)的高聚物，PMM

了解聚合物熔體的粘度對(duì)溫度的敏感性，在成型加工中的作用：

①ηa對(duì)T敏感的高聚物可通過溫度調(diào)節(jié)聚合物熔體的粘度，以適應(yīng)工藝的需要；

②在加工中要注意稍小的溫度波動(dòng)都會(huì)對(duì)ηa產(chǎn)生影響，從而影響制品質(zhì)量的穩(wěn)定性。第45頁/共106頁了解聚合物熔體的粘度對(duì)溫度的敏感性，在成型加工中的作注意：并不是ηa對(duì)T不敏感的高聚物其ηa不能用T進(jìn)行調(diào)節(jié)（PP、PE、POM）。對(duì)于高聚物而言，T＜Td時(shí)，提高加工溫度都會(huì)增大其流動(dòng)性。第46頁/共106頁注意：第46頁/共106頁3、壓力的影響

聚集態(tài)中存在某些空穴——自由體積。聚合物熔體是可壓縮的流體。

在成型加工過程中聚合物熔體受到自身流體靜壓力和外部作用力的作用。

第47頁/共106頁3、壓力的影響

聚集態(tài)中存在某些空穴——自由體積。聚

例如：成型壓力:l～10MPa，聚合物熔體體積壓縮量＜l%。注塑成型時(shí)，注射壓力可達(dá)100MPａ，出現(xiàn)明顯的體積壓縮。

體積壓縮——自由體積減少（分子間距離縮?。獙?dǎo)致流體的粘度增加，流動(dòng)性降低。

結(jié)論：增大壓力使聚合物熔體的粘度上升。

第48頁/共106頁例如：成型壓力:l～10MPa，第48頁/共106頁第49頁/共106頁第49頁/共106頁聚合物粘度對(duì)壓力變化的敏感性：①支化的LDPE比線型的HDPE自由體積大，分子堆砌較松，可壓縮性大；②PS、PMMA側(cè)基較大，自由體積較大；

以上說明：對(duì)某些聚合物單純通過增大壓力來提高熔體的流速并不恰當(dāng)，過大的壓力還會(huì)造成能耗過大和設(shè)備的更大磨損。第50頁/共106頁聚合物粘度對(duì)壓力變化的敏感性：①支化的LDPE比線型的HDP第二章聚合物的流變性質(zhì)2、1聚合物流體的流動(dòng)特性聚合物流體的牛頓性和非牛頓性2、1、1、牛頓流體及其流變方程牛頓流體的特點(diǎn)；牛頓流體的種類2、1、2非牛頓型流體及其流變方程非牛頓型流體的共性；假塑性流體、膨脹型流體、Binham流體；聚合物熔體的流動(dòng)曲線2、2影響聚合物流變行為的主要因素剪切速率的影響、粘度對(duì)敏感性；第51頁/共106頁第二章聚合物的流變性質(zhì)第51頁/共溫度對(duì)粘度的影響、粘度對(duì)溫度的敏感性；壓力對(duì)粘度的影響、粘度對(duì)壓力的敏感性；

參考教材P13～37。主要參考書目：瞿金平等主編：《聚合物成型原理及成型技術(shù)》化學(xué)工業(yè)出版社2001年版；第52頁/共106頁溫度對(duì)粘度的影響、粘度對(duì)溫度的敏感性；第52頁/共2聚合物的流變性質(zhì)2.1聚合物熔體的流變行為2.2影響聚合物流變行為的主要因素第53頁/共106頁2聚合物的流變性質(zhì)2.1聚合物熔體的流變行為第53頁/

熔融加工是最常見的加工形式，在加工過程中，聚合物都要產(chǎn)生流動(dòng)和形變。聚合物的形變包括：彈性形變、高彈性形變和粘性形變(又名塑性形變）影響形變的因素：聚合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、溫度、力、時(shí)間和組成。流變學(xué)（Rheology)

：研究物質(zhì)形變與流動(dòng)的科學(xué)聚合物熔體的流變行為很復(fù)雜，包括：粘性流動(dòng)、彈性效應(yīng)、熱和熵的變化第54頁/共106頁熔融加工是最常見的加工形式，在加工過程中，聚合物第一節(jié)聚合物熔體的流變行為

定義：材料受力后產(chǎn)生的形變和尺寸改變稱為應(yīng)變?chǔ)?。單位時(shí)間內(nèi)的應(yīng)變稱為應(yīng)變速率(或速度梯度)，可以表示為：

應(yīng)變方式和應(yīng)變速率與所受外力的性質(zhì)和位置有關(guān)，可分為以下三種流動(dòng)方式：剪切流動(dòng)：聚合物加工時(shí)受到剪切力作用拉伸流動(dòng)：聚合物在加工過程中受到拉伸應(yīng)力作用靜壓力的均勻壓縮（主要影響粘度）第55頁/共106頁第一節(jié)聚合物熔體的流變行為第55

實(shí)際的流動(dòng)通常是兩種或多種流動(dòng)的迭加。聚合物流體可以是處于Tf或Tm以上的熔體，也可以是在不高溫度下仍保持為流動(dòng)液體的聚合物溶液或懸浮體。熔體流變性質(zhì)主要表現(xiàn)是粘度的變化，根據(jù)流動(dòng)過程聚合物粘度與應(yīng)力或應(yīng)變速率的關(guān)系，可將聚合物的流動(dòng)行為分為兩大類：牛頓流體和非牛頓流體。第56頁/共106頁實(shí)際的流動(dòng)通常是兩種或多種流動(dòng)的迭加。第56頁/共一、牛頓流體及其流變方程

牛頓流體的流變學(xué)方程：第57頁/共106頁一、牛頓流體及其流變方程牛頓流體的牛頓流體流動(dòng)時(shí)的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系和粘度對(duì)剪切速率的依賴性

在應(yīng)力作用的時(shí)間t1～t2內(nèi)，應(yīng)力引起的總應(yīng)變可由下式求得：第58頁/共106頁牛頓流體流動(dòng)時(shí)的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系和粘度對(duì)剪切速率的依賴性流動(dòng)曲線第59頁/共106頁流動(dòng)曲線第59頁/共106頁牛頓流體的特點(diǎn)液體的應(yīng)變隨應(yīng)力作用時(shí)間線形增加。2.牛頓流體中的應(yīng)變具有不可逆性質(zhì)，應(yīng)力解除后應(yīng)變以永久形變保持下來，這是純粘性流動(dòng)的特點(diǎn)。第60頁/共106頁牛頓流體的特點(diǎn)液體的應(yīng)變隨應(yīng)力作用時(shí)間線形增加。2.牛頓流體

定義：流變行為不服從牛頓定律的流動(dòng)稱為非牛頓型流動(dòng)，具有這種流動(dòng)行為的液體稱為非牛頓流體。

特點(diǎn)：在寬廣的剪切速率范圍內(nèi)，這類液體流動(dòng)時(shí)，剪切力和剪切速率不再成比例關(guān)系，液體的粘度不是一個(gè)常數(shù)（大分子長(zhǎng)鏈和纏結(jié)）。不同類型的非牛頓流體其粘度對(duì)剪切速率的依賴性不同。二、非牛頓流體及其流變行為第61頁/共106頁定義：流變行為不服從牛頓定律的流動(dòng)稱為非不同類型流體的流動(dòng)曲線

和粘度剪切速率關(guān)系第62頁/共106頁不同類型流體的流動(dòng)曲線

和粘度剪切速率關(guān)系第62頁/共106非牛頓流體受外力作用時(shí)的流動(dòng)行為特征剪應(yīng)力和剪切速率間通常不呈比例關(guān)系，因而剪切速度對(duì)剪切作用有依賴性；非牛頓性是粘性和彈性行為的綜合，流動(dòng)過程中包含著不可逆形變和可逆形變兩種成分。第63頁/共106頁非牛頓流體受外力作用時(shí)的流動(dòng)行為特征剪應(yīng)力和剪切速率間通常不非牛頓流體分類123粘性液體粘彈性液體時(shí)間依賴性液體流體行為函數(shù)表達(dá)式應(yīng)變特征不可逆形變（即粘性流動(dòng)）不可逆形變（粘性流動(dòng)）與可逆形變（彈性回復(fù)）迭加與粘彈性液體相同但應(yīng)變還與應(yīng)力作用時(shí)間有關(guān)第64頁/共106頁非牛頓流體分類123粘性液體粘彈性液體時(shí)間依賴性液體流體行為非牛頓流體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線注：剪應(yīng)力在t1～t2衡定第65頁/共106頁非牛頓流體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線注：剪應(yīng)力在t1～t2衡定第65（一）粘性液體及其指數(shù)定律

包括假塑性液體、膨脹性液體和賓漢液體。指數(shù)定律方程：稠度第66頁/共106頁（一）粘性液體及其指數(shù)定律包括假塑性液體

多數(shù)聚合物熔體以及所有聚合物在良性溶劑中的溶液都屬于假塑性液體。給定的γ范圍內(nèi)或

K是稠度，n是流動(dòng)指數(shù)。

logτ=logK+nlogγlogηa=logK+(n-1)logγ第67頁/共106頁多數(shù)聚合物熔體以及所有聚合物在良性溶劑中的溶牛頓流體：η為一常數(shù)假塑性液體：剪切速率的變化要比應(yīng)力變化得快，剪切粘度逐漸減小。膨脹性液體：剪切速率的變化要比應(yīng)力變化得慢，剪切粘度逐漸增大。賓漢液體：當(dāng)τ>τy時(shí)，液體表現(xiàn)出與牛頓流體相似的復(fù)合型流體。第68頁/共106頁牛頓流體：η為一常數(shù)第68頁/共106頁不同類型液體的logτ-logγ關(guān)系1—牛頓液體，斜率n=1;2—膨脹性液體（服從指數(shù)定律），n>1;3—假塑性液體（服從指數(shù)定律），n<1;4—假塑性液體（不服從指數(shù)定律），n<1第69頁/共106頁不同類型液體的logτ-logγ關(guān)系1—牛頓液體，斜率n=1假塑性液體和膨脹性液體的流變性質(zhì)

寬剪切速率范圍聚合物熔體的logτ-logγ曲線第70頁/共106頁假塑性液體和膨脹性液體的流變性質(zhì)

寬剪切速率范圍聚合物熔體的寬剪切速率范圍聚合物熔體的logηa-logγ曲線

Ⅰ和Ⅲ-牛頓流動(dòng)區(qū)；Ⅱ-非牛頓流動(dòng)區(qū)；第71頁/共106頁寬剪切速率范圍聚合物熔體的logηa-logγ曲線

Ⅰ和在第一流動(dòng)區(qū)，低剪切速率下，表現(xiàn)為牛頓流動(dòng)，在剪切速率很高的時(shí)候，流涎加工，如塑料糊和膠乳的刮涂、涂料的涂刷。解釋：在低剪切速率下，聚合物的結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化，也就是說構(gòu)象、大分子線團(tuán)尺寸、纏結(jié)等相當(dāng)穩(wěn)定，粘度保持為常數(shù)，與靜態(tài)相同。應(yīng)變適應(yīng)應(yīng)力變化，解纏速度遠(yuǎn)小于重建速度，粘度不變。第72頁/共106頁在第一流動(dòng)區(qū)，低剪切速率下，表現(xiàn)為牛頓流動(dòng)，在剪切速率很高的第二流動(dòng)區(qū)為非牛頓流動(dòng)區(qū)域。當(dāng)剪切速率或應(yīng)力增大到某一數(shù)值時(shí)，液體的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，這種變化包括液體中大分子構(gòu)象等結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致舊的結(jié)構(gòu)破壞或新的結(jié)構(gòu)形成，因此，η隨之變化。出現(xiàn)兩種情況：

切力變稀和切力變稠現(xiàn)象第73頁/共106頁第二流動(dòng)區(qū)為非牛頓流動(dòng)區(qū)域。第73頁/共106頁切力變稀現(xiàn)象表觀粘度隨剪切速率增大而降低。切力變稀現(xiàn)象以分子鏈剛性較大和大分子形狀不對(duì)稱的聚合物表現(xiàn)顯著。

原因：

熔體：當(dāng)剪切速率增大時(shí)，大分子從網(wǎng)構(gòu)中解纏或滑移，高彈形變相對(duì)減小，分子間范德華力減弱，流動(dòng)阻力減小，表觀粘度隨剪切速率增大而降低，加快了分子鏈的流動(dòng)，纏結(jié)減少。

聚合物溶液或分散體：增大剪切作用會(huì)迫使低分子從穩(wěn)定體系中分離出來，使無規(guī)線團(tuán)或粒子尺寸縮小，由于這些粒子或線團(tuán)間分布了更多的溶液，從而使體系的流動(dòng)阻力大大減小，因此，表觀粘度降低。第74頁/共106頁切力變稀現(xiàn)象表觀粘度隨剪切速率增大而降低。切力變稀現(xiàn)象以分子切力變稠現(xiàn)象剪切作用使液體中有新的結(jié)構(gòu)形成，引起阻力增加，表觀粘度增大，并伴有體積膨大，稱為膨脹性液體。大多數(shù)固體含量較大的懸浮液都屬于這一類。原因：懸浮液靜止時(shí)，其中的固體粒子堆積緊密，空隙小，并充滿了液體，當(dāng)剪切作用較小時(shí)，固體粒子在液體的潤(rùn)滑作用下產(chǎn)生相對(duì)滑移，保持原有緊密堆砌下進(jìn)行移動(dòng)，故懸浮液有恒定的表觀粘度，表現(xiàn)為牛頓流動(dòng)；當(dāng)剪切作用進(jìn)一步增強(qiáng)時(shí)，粒子間碰撞增大，粒子間空隙增大，總體積增加，但粒間液體不能再充滿空隙，因此粒間潤(rùn)滑作用減小，阻力增大，表觀粘度增大。

PVC糊及少數(shù)含有固體物質(zhì)的聚合物熔體第75頁/共106頁切力變稠現(xiàn)象剪切作用使液體中有新的結(jié)構(gòu)形成，引起阻力增加，表第三流動(dòng)區(qū)為牛頓流動(dòng)區(qū)，高剪切作用時(shí)，粘度為常數(shù)。

原因：解纏達(dá)到極限，解纏速度遠(yuǎn)大于重建速度。剪切速率很高，大分子的構(gòu)象和雙重運(yùn)動(dòng)應(yīng)變跟不上應(yīng)力的變化，根本不解纏，表觀粘度不變。第76頁/共106頁第三流動(dòng)區(qū)為牛頓流動(dòng)區(qū)，高剪切作用時(shí)，粘度為常數(shù)。第76頁/

在這三個(gè)流動(dòng)區(qū)中，第二流動(dòng)區(qū)（非牛頓區(qū)）對(duì)成型加工影響最大，大多數(shù)聚合物的成型加工都是在中等剪切速率范圍時(shí)進(jìn)行，實(shí)際加工中剪切速率范圍很窄，近似粘度不變。

擠出、注射成型粘度范圍10~104泊。大于104加工困難，小于10適用澆鑄（PMMA）、壓延、模壓等成型方法。第77頁/共106頁在這三個(gè)流動(dòng)區(qū)中，第二流動(dòng)區(qū)（非牛頓區(qū)）賓漢液體的流變性質(zhì)

賓漢液體流變方程式：

ηp稱為賓漢粘度或塑性粘度。

解釋：賓漢液體在靜止時(shí)內(nèi)部具有凝膠結(jié)構(gòu)，當(dāng)應(yīng)力小于臨界應(yīng)力時(shí)，這種結(jié)構(gòu)能承受應(yīng)力作用；當(dāng)應(yīng)力大于臨界應(yīng)力時(shí)，凝膠結(jié)構(gòu)被破壞，流體開始流動(dòng)，并呈牛頓流動(dòng)方式。第78頁/共106頁賓漢液體的流變性質(zhì)第78頁/共106頁賓漢液體流動(dòng)時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線第79頁/共106頁賓漢液體流動(dòng)時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線第79頁/共106頁（二）時(shí)間依賴性液體時(shí)間依賴性液體：流動(dòng)時(shí)的應(yīng)變和粘度不僅與剪應(yīng)力或剪切速率的大小有關(guān)，而且還與應(yīng)力作用的時(shí)間有關(guān)。

典型特征：較長(zhǎng)時(shí)間作用與較大應(yīng)力作用有相同的結(jié)果；應(yīng)變存在滯后效應(yīng)，增加應(yīng)力和降低應(yīng)力兩個(gè)過程的應(yīng)變曲線不能重合，存在滯后環(huán)。第80頁/共106頁（二）時(shí)間依賴性液體時(shí)間依賴性液體：流動(dòng)時(shí)的應(yīng)變和粘度不僅與時(shí)間依賴性液體的剪應(yīng)力和剪切速率關(guān)系曲線A非時(shí)間依賴性液體B、C時(shí)間依賴性液體應(yīng)力作用時(shí)間C>B第81頁/共106頁時(shí)間依賴性液體的剪應(yīng)力和剪切速率關(guān)系曲線A非時(shí)間依賴性液體有兩種類型：觸變性液體（搖溶性流體）：定溫下表觀粘度隨剪切持續(xù)時(shí)間增加而降低的液體。原因：液體靜止時(shí)聚合物粒子間形成非永久性締合，粘度很大，類似凝膠，當(dāng)外部剪切作用破壞暫時(shí)交聯(lián)點(diǎn)時(shí)，粘度降低。如PVC溶膠。震凝性液體（反觸變性液體）：表觀粘度隨剪切時(shí)間的增加而增大的液體。原因：液體在剪切作用下聚合物粒子間形成非永久性締合。兩類液體中的粘度變化都是可逆的。第82頁/共106頁有兩種類型：第82頁/共106頁（三）粘彈性液體

粘性流動(dòng)中彈性行為已不能忽視的液體，例如聚乙烯、PMMA以及聚苯乙烯的熔體等。液體流動(dòng)中是以粘性形變?yōu)橹鬟€是以彈性形變?yōu)橹鳎Q于外力作用時(shí)間t與松馳時(shí)間t*的關(guān)系。當(dāng)t>t*時(shí)，即外力作用時(shí)間比松馳時(shí)間長(zhǎng)得很多時(shí)，液體的總形變中以粘性形變?yōu)橹?。反之將以彈性形變?yōu)橹鳌?/p>

第83頁/共106頁（三）粘彈性液體粘性流動(dòng)中彈性行為已不彈性形變的影響因素

流動(dòng)液體中彈性形變與聚合物的分子量，外力作用的速度或時(shí)間以及熔體的溫度等有關(guān)。隨分子量增大，外力作用時(shí)間縮短（或作用速度加快）以及當(dāng)熔體的溫度稍高于材料熔點(diǎn)時(shí)，彈性現(xiàn)象表現(xiàn)特別顯著。聚合物擠出過程的出口膨脹就是一種典型的彈性效應(yīng)。第84頁/共106頁彈性形變的影響因素流動(dòng)液體中彈性形變?nèi)崴苄院蜔峁绦跃酆衔锪髯冃袨榈谋容^熱塑性熱固性加熱熔融流動(dòng)熔融流動(dòng)變化物理變化無大的化學(xué)變化化學(xué)變化（交聯(lián)）形變粘流態(tài)產(chǎn)生形變?nèi)廴诹鲃?dòng)固定形變冷卻硬化交聯(lián)重復(fù)性可以不可以第85頁/共106頁三、熱塑性和熱固性聚合物流變行為的比較熱塑性熱固性加熱熔融流影響熱固性聚合物流動(dòng)性的因素

1.剪切速率

剪切作用增加了活性分子間的碰撞機(jī)會(huì)，降低了反應(yīng)活化能，交聯(lián)速度增加，粘度增大，流動(dòng)性變差。

2.硬化速度

a、加熱時(shí)間t的影響

t增大，Φ減小，η增大，流動(dòng)性降低。第86頁/共106頁影響熱固性聚合物流動(dòng)性的因素1.剪切速率第86頁/共10b、硬化時(shí)間的影響

T增大，H減小，固化速度加快，流動(dòng)性降低。

硬化速度經(jīng)驗(yàn)公式：

3.溫度

T升高，加快交聯(lián)固化過程，η增加。而交聯(lián)前T升高，η降低，所有低溫時(shí)，T對(duì)η影響顯著，高溫時(shí)，T對(duì)交聯(lián)速度影響顯著。因此有：硬化程度第87頁/共106頁b、硬化時(shí)間的影響硬化程度第87頁/共106頁溫度對(duì)熱固性聚合物流動(dòng)性的影響A-總的流動(dòng)曲線；B-粘度對(duì)流動(dòng)性的影響曲線；C-硬化速度對(duì)流動(dòng)性的影響曲線第88頁/共106頁溫度對(duì)熱固性聚合物流動(dòng)性的影響A-總的流動(dòng)曲線；B-粘度對(duì)流熱固性聚合物加工過程中

時(shí)間對(duì)剪應(yīng)力和剪切速率的關(guān)系

剪切速率增加，硬化時(shí)間縮短第89頁/共106頁熱固性聚合物加工過程中

時(shí)間對(duì)剪應(yīng)力和剪切速率的關(guān)系

剪切速第二節(jié)影響聚合物流變行為的主要因素

當(dāng)剪切速率一定時(shí)，粘度η取決于：自由體積Vf以及大分子鏈間的纏結(jié)。自由體積是是大分子鏈段進(jìn)行擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)所。凡會(huì)引起自由體積增加的因素都能活躍大分子的運(yùn)動(dòng)，并導(dǎo)致聚合物熔體粘度的降低。大分子之間的纏結(jié)使得分子鏈的運(yùn)動(dòng)變得非常困難，η增大。第90頁/共106頁第二節(jié)影響聚合物流變行為的主要因素當(dāng)剪切速率一定時(shí)一、溫度對(duì)粘度的影響1.當(dāng)T處于粘流溫度以上不寬的溫度范圍內(nèi)時(shí)：

T升高，η呈指數(shù)方式降低。

T與η關(guān)系用Andrade公式表示：

A是相當(dāng)于T為∞時(shí)的粘度常數(shù)。以lnη對(duì)1/T作圖是一直線，在實(shí)際中受其他因素的影響有一些彎曲。第91頁/共106頁一、溫度對(duì)粘度的影響1.當(dāng)T處于粘流溫度以上不寬的溫度范圍內(nèi)聚合物熔體粘度對(duì)溫度的依賴性曲線1-PS；2-PC；3-PMMA；4-PP；5-CA；6-HDPE7-POM；8-PA；9-PETD直線的斜率即粘流活化能Eη，Eη越大，粘度對(duì)溫度的依賴性越明顯。圖中看出PS、PC、PMMA等剛性聚合物對(duì)T比較敏感。對(duì)于這種溫敏型聚合物，只要不超過分解溫度，提高T都會(huì)增大流動(dòng)性。第92頁/共106頁聚合物熔體粘度對(duì)溫度的依賴性曲線1-PS；直線的斜率即粘流活溫度小于Tf在Tg~Tg+100°C溫度范圍內(nèi)時(shí)，以Tg為參考溫度，用WLF方程表示為：

C1=17.44C2=51.6

工業(yè)上以Ts=Tg+50°C為參考，則：此時(shí)C1=8.86C2=101.6，當(dāng)Ts-Tg>50°C時(shí)偏差很大，實(shí)際上溫度作用時(shí)間也會(huì)影響η，如降解使η減小。第93頁/共106頁溫度小于Tf在Tg~Tg+100°C溫度范圍內(nèi)時(shí)，以Tg為參二、壓力對(duì)粘度的影響

在討論聚合物的流動(dòng)行為時(shí)，曾假設(shè)聚合物是不可壓縮的，但實(shí)際上并非如此。聚合物的聚集態(tài)并不如想象中那么緊密，實(shí)際上存在很多微小空穴，即所謂“自由體積”，從而使聚合物液體有可壓縮性。在加工過程中，聚合物通常要受到自身的流體靜壓力和外部壓力的雙重作用。為了提高流量，不得不提高壓力，自由體積減小，粘度增大，同時(shí)設(shè)備損耗增加。因此不能單純加壓提高產(chǎn)量。第94頁/共106頁二、壓力對(duì)粘度的影響在討論聚合物的流動(dòng)

在壓力變化很小時(shí)，體積收縮不大，自由體積變化小，粘度變化也不大。當(dāng)壓力增加到700大氣壓時(shí)，體積變化可達(dá)5.5%，PS的粘度增加高達(dá)100倍。事實(shí)上，一種聚合物在正常的加工溫度范圍內(nèi)，增加壓力對(duì)粘度的影響和降低溫度的影響有相似性。這種在加工過程中通過改變壓力或溫度，都能獲得同樣的粘度變化效應(yīng)稱為壓力—溫度等效性。例如，對(duì)很多聚合物，壓力增加到1000大氣壓時(shí)，熔體粘度的變化相當(dāng)于降低30~50℃溫度的作用。第95頁/共106頁在壓力變化很小時(shí)，體積收縮不大，自由體積幾種聚合物的壓縮性1-PMMA；2-PS；3-HDPE；4-CA醋酸纖維素第96頁/共106頁幾種聚合物的壓縮性1-PMMA；2-PS；3-HDPE；4-應(yīng)力和溫度恒定時(shí)熔體粘度對(duì)壓力的依賴性1-PMMA；2-PP；3-LDPE；4-PA66；5-POM第97頁/共106頁應(yīng)力和溫度恒定時(shí)熔體粘度對(duì)壓力的依賴性1-PMMA；第97頁三、粘度對(duì)剪切速率或剪切力的依賴性

在通常的加工條件下，大多數(shù)聚合物熔體部表現(xiàn)為非牛頓型流動(dòng)，其粘度對(duì)剪切速率有依賴性。當(dāng)剪切速率增加時(shí)，大多數(shù)聚合物熔體的粘度下降，但不同種類的聚合物對(duì)剪切速率的敏感性有差別。PE、PP、PVC、POM等柔性鏈分子對(duì)剪切速率敏感，PS、PC、PA、PET等剛性分子對(duì)剪切速率不敏感。第98頁/共106頁三、粘度對(duì)剪切速率或剪切力的依賴性在通常幾種聚合物的表觀粘度和剪切速率的關(guān)系1-ACR（200°C）2-HDPE（190°C）3-PA6（260°C）4-CA（190°C）5-PS（204°C）第99頁/共106頁幾種聚合物的表觀粘度和剪切速率的關(guān)系1-ACR（200°C

總之，在聚合物加工中，對(duì)γ敏感的聚合物可通過提高剪切速率降低η。對(duì)另一類聚合物則可利用對(duì)其粘度更為敏感的因素(如溫度)。對(duì)加工過程來說，如果聚合物熔體的粘度在很寬的剪切速率范圍內(nèi)都是可用的，那寧可選擇在粘度對(duì)γ不敏感的剪切速率下操作更為合適（質(zhì)量的影響）。

γ敏感指標(biāo)：η（100r/s）/η（1000r/s）第100頁/共106頁總之，在聚合物加工中，對(duì)γ敏感的聚合物可通四、聚合物結(jié)構(gòu)因素和組成對(duì)粘度的影響聚合物的鏈柔性柔性大，纏結(jié)多，解纏難，非牛頓性強(qiáng)，γ敏感性強(qiáng)；剛性大，η對(duì)T的敏感性強(qiáng)，升高T有利于加工。聚合物中的支鏈

支鏈越長(zhǎng)，η越大，支化度越高，η越大，流動(dòng)性下降，長(zhǎng)支鏈還增大了對(duì)γ的敏感性。當(dāng)η一定時(shí)，有支鏈的聚合物越易呈現(xiàn)非牛頓性流動(dòng)的行為。側(cè)基

側(cè)基較大，自由體積增大，η降低，η對(duì)T和P的敏感性增加，如PS、PMMA。第101頁/共106頁四、聚合物結(jié)構(gòu)因素和組成對(duì)粘度的影響聚合物的鏈柔性第101頁聚合物的分子量

M增加，鏈段數(shù)增加，運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性下降，η增加。分子量分布平均分子量相同時(shí)，η隨分子量分布增寬而迅速下降，流動(dòng)行為表現(xiàn)出更多的非牛頓性。分子量分布窄的聚合物，在較寬剪切速率范圍流動(dòng)時(shí)，則表現(xiàn)出更多的牛頓性特征，其熔體粘度對(duì)溫度變化的敏感性要比分子量分布寬的聚合物大。分子量分布寬的聚合物，對(duì)剪切敏感性較大，即使在較低的剪切速率或剪應(yīng)力下流動(dòng)時(shí)，也比窄分布的同樣材料更具有假塑性。

第102頁/共106頁聚合物的分子量第102頁/共106頁分子量分布對(duì)聚合物熔體粘度的影響圖錯(cuò)圖錯(cuò)第103頁/共106頁分子量分布對(duì)聚合物熔體粘度的影響圖錯(cuò)圖錯(cuò)第103頁/共106固體物質(zhì)（增強(qiáng)或補(bǔ)償、降低成本）的加入固體物質(zhì)量增多，η升高，流動(dòng)性下降。但含量過高時(shí)，再增加，η下降，流動(dòng)性變好。如ZnO超過30%后，流動(dòng)性反而變好。固體填料對(duì)聚合物流動(dòng)性的影響填料ZnO聚合物聚乙烯縮丁醇第104頁/共106頁固體物質(zhì)（增強(qiáng)或補(bǔ)償、降低成本）的加入固體填料對(duì)聚合物流動(dòng)性增塑劑等液體添加劑的影響

a.溶劑、增塑劑的存在使分子間距增大，纏結(jié)點(diǎn)變少，η降低，非牛頓性增加。

b.增塑劑或溶劑與聚合物的相容性越好，濃度越大，η越高，此時(shí)再提高γ，η降低，熔體表現(xiàn)為假塑性流體；相容性差，受到剪切力作用時(shí)粒子間滑移困難，熔體表現(xiàn)為膨脹性流體。

Einstein指出溶液粘度η與溶劑粘度ηs之比與聚合物體積分?jǐn)?shù)Φv之間呈線性函數(shù)的關(guān)系：第105頁/共106頁增塑劑等液體添加劑的影響第105頁/共106頁感謝您的觀看！第106頁/共106頁感謝您的觀看！第106頁/共106頁會(huì)計(jì)學(xué)108聚合物的流變學(xué)性質(zhì)會(huì)計(jì)學(xué)1聚合物的流變學(xué)性質(zhì)§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)一、牛頓流體與非牛頓流體

流體在管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)：層流湍流層流的特征：是流體質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)方向與流道軸線平行，其流動(dòng)速度也相同，所有流體質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)軌跡均相互平行。第1頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)一、牛頓流體與非牛頓流體第1頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)湍流的特點(diǎn)：是管內(nèi)的流體質(zhì)點(diǎn)除了在與軸線平行的方向流動(dòng)外，還在管內(nèi)的橫向上做不規(guī)則的任意流動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)軌跡成紊亂狀態(tài)。英國(guó)物理學(xué)家雷諾提出的流體的流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變(由層流變?yōu)橥牧?條件為：

Re=dvρ/η<Rec

Re——雷諾數(shù)；d——管道直徑；ρ——流體密度；

v——流體速度；η——流體動(dòng)力粘度；

Rec——臨界雷諾數(shù)；第2頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)湍流的特點(diǎn)：第2頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)Rec的大?。号c流道的斷面形狀和流道壁的表面粗糙度有關(guān)系。

——光滑的圓管，Rec=2000～2300；當(dāng)Re的值大于2000～2300時(shí)——

流體流動(dòng)的狀態(tài)才能轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧?。大多?shù)聚合物熔體的粘度都很高，成型時(shí)的流速不大，流體流動(dòng)的Re值遠(yuǎn)小于Rec。一般為10左右，因此，通?？蓪⒕酆衔锶垠w的流動(dòng)視為層流狀態(tài)來進(jìn)行研究。第3頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)Rec的大?。旱?頁/共106§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)牛頓流體：是指當(dāng)流體以切變方式流動(dòng)時(shí)，其切應(yīng)力與剪切速率間存在線性關(guān)系。牛頓流體的流變方程式為第4頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)牛頓流體：第4頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

由于大分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和纏結(jié)，聚合物熔體的流動(dòng)行為遠(yuǎn)比低分子液體復(fù)雜。在廣闊的剪切速率范圍內(nèi)，這類液體流動(dòng)時(shí)：切應(yīng)力和剪切速率不再成正比關(guān)系；熔體的粘度也不再是一個(gè)常數(shù)；聚合物熔體的流變行為不服從牛頓流動(dòng)規(guī)律。非牛頓型流動(dòng)：不服從牛頓流動(dòng)規(guī)律的流動(dòng)稱為，非牛頓流體：具有不服從牛頓流動(dòng)規(guī)律的流動(dòng)行為的液體。第5頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)由于大分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和纏結(jié)§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)在注射成型中——

少數(shù)聚合物熔體的粘度對(duì)剪切速率不敏感，如聚酰胺、聚碳酸酯等，把它們近似視為牛頓流體；絕大多數(shù)的聚合物熔體都表現(xiàn)為非牛頓流體。近似地服從（Qstwald-DeWaele）指數(shù)流動(dòng)規(guī)律：第6頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)在注射成型中——第6頁/共10§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

表觀粘度的力學(xué)性質(zhì)——與牛頓粘度相同。表觀粘度表征的是：服從指數(shù)流動(dòng)規(guī)律的非牛頓流體在外力的作用下抵抗剪切變形的能力。表觀粘度除與流體本身以及溫度有關(guān)；還受到剪切速率的影響；第7頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)表觀粘度的力學(xué)性質(zhì)——與牛§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

——意味著外力的大小及其作用時(shí)間也能夠改變流體的粘稠性。

K值及n值均可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。

n大小反映了聚合物熔體偏離牛頓性質(zhì)的程度:

當(dāng)n=1時(shí)，ηa=K=η，這時(shí)非牛頓流體就轉(zhuǎn)變?yōu)榱伺ｎD流體。當(dāng)n≠1時(shí)，絕對(duì)值|1-n|的值越大，流體的流動(dòng)性越強(qiáng)，剪切速率對(duì)表觀粘度va的影響也越大。當(dāng)其他條件一定時(shí)，K值的大小反映了流體粘稠性的程度。第8頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)——意味著外力的大小及其作§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)二、假塑性液體的流變學(xué)性質(zhì)及其影響因素1.假塑性液體的流變學(xué)性質(zhì)非牛頓流體——也稱為粘性液體，當(dāng)n<1時(shí)：粘性液體——稱為假塑性液體。

——大多數(shù)注射成型用的聚合物熔體都具有近似假塑性液體的流變學(xué)性質(zhì)。假塑性液體的非牛頓指數(shù)n：通常為0.25～0.67;

當(dāng)剪切速率較大時(shí)n值可降至0.20;第9頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)二、假塑性液體的流變學(xué)性質(zhì)及其§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)注射成型中近似具有假塑性流體性質(zhì)的高聚物:

聚乙烯(PE)

聚氯乙烯(PVC)

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

聚丙烯(PP)ABS

聚苯乙烯(PS)

聚酯熱塑性彈性體謝東第10頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)注射成型中近似具有假塑性流體性§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

假塑性液體的剪切速率與切應(yīng)力及表觀粘度的關(guān)系:圖a——切應(yīng)力τ與剪切速率的關(guān)系；圖b——表觀粘度ηa與剪切速率的關(guān)系。

——聚合物熔體粘度對(duì)剪切速率具有依賴性，且剪切速率的增大可導(dǎo)致熔體粘度的降低。第11頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)假塑性液體的剪切速率與切應(yīng)§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)假塑性液體的“剪切稀化”：對(duì)于假塑性流體而言，當(dāng)流體處于中等剪切速率區(qū)域時(shí)，流體變形和流動(dòng)所需的切應(yīng)力隨剪切速率而變化，并呈指數(shù)規(guī)律增大；流體的表觀粘度也隨剪切速率而變化，呈指數(shù)規(guī)律減小。假塑性液體的“剪切稀化”的原因：聚合物具有大分子結(jié)構(gòu)，當(dāng)熔體進(jìn)行假塑性流動(dòng)時(shí)，剪切速率的增大，使熔體所受的切應(yīng)力加大，從而導(dǎo)致聚合物大分子結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)、解纏和滑移的運(yùn)動(dòng)加劇。第12頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)假塑性液體的“剪切稀化”：第1§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

這時(shí)，大分子鏈段的運(yùn)動(dòng)相對(duì)減少，分子間的相互作用力(范德華力)逐漸減弱，熔體內(nèi)的自由空間增加，從而導(dǎo)致相對(duì)運(yùn)動(dòng)加大，宏觀上體現(xiàn)為表觀粘度相對(duì)降低。

——注射成型中，多數(shù)聚合物的表觀粘度對(duì)熔體內(nèi)部的剪切速率具有敏感性，可以通過調(diào)整剪切速率來控制聚合物的熔體粘度。在注射成型中，聚合物熔體發(fā)生剪切稀化效應(yīng)是一個(gè)普遍現(xiàn)象——因?yàn)榇蠖鄶?shù)熱塑性聚合物都具有近似假塑性液體的流變學(xué)性質(zhì)。第13頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)這時(shí)，大分子鏈段的運(yùn)動(dòng)相對(duì)§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)在注射成型過程中，確定成型工藝條件時(shí)：必須根據(jù)聚合物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)——

選取最佳注射溫度、注射壓力、注射速度等；模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也應(yīng)考慮聚合物本身的特點(diǎn)，從而保證產(chǎn)品的成型質(zhì)量。第14頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)在注射成型過程中，確定成型工藝§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)2.影響假塑性液體流變學(xué)主要因素1)聚合物本身的影響（1）主鏈結(jié)構(gòu)——

由單鍵組成等柔順性較好的聚合物，鏈間的纏結(jié)點(diǎn)較多，鏈的伸長(zhǎng)和滑移等流動(dòng)現(xiàn)象呈現(xiàn)的非牛頓性較強(qiáng)。（2）支鏈結(jié)構(gòu)——

對(duì)熔體的表觀粘度也有影響，支鏈程度越大，粘度就越高，熔體的流動(dòng)性就越低。第15頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)2.影響假塑性液體流變學(xué)主要因§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

由于聚合物大分子中存在的支縫越長(zhǎng)，支化程度越高，則它們與其他大分子纏結(jié)越緊，從而導(dǎo)致流動(dòng)和變形困難，宏觀上表現(xiàn)為表觀粘度增大，但也不排除一些特殊情況。（3）聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量及其分布——

對(duì)聚合物熔體粘度也有很大影響。聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量較大時(shí)——

大分子鏈加長(zhǎng)，分子鏈的重心移動(dòng)變慢，鏈的纏結(jié)點(diǎn)增多，解纏、伸長(zhǎng)和滑移變得困難，因而宏觀上表現(xiàn)為熔體的表觀粘度加大。謝東第16頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)由于聚合物大分子中存在的支§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)聚合物的分子質(zhì)量分布——

對(duì)表觀粘度也有很大的影響。聚合物中的分子質(zhì)量分布越寬，聚合物的熔體粘度就越小，熔體流動(dòng)性就越好；

——但成型的塑件性能并不理想。因而，為了提高塑件性能，通常要盡量減少聚合物中的低分子物質(zhì)，盡量使用分子質(zhì)量分布較窄的材料。第17頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)聚合物的分子質(zhì)量分布——第17§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)2)聚合物中添加劑的影響加入少量的添加劑，以提高其實(shí)用性能。添加劑的種類：著色劑潤(rùn)滑劑稀釋劑增塑劑穩(wěn)定劑抗靜電劑填料第18頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)2)聚合物中添加劑的影響第18§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

添加劑在聚合物中所占的比例不大——

聚合物大分子間的作用力會(huì)發(fā)生很大變化，熔體的粘度也會(huì)隨之改變。例如，增塑劑的加入會(huì)使熔體粘度降低，從而提高熔體的流動(dòng)性。第19頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)添加劑在聚合物中所占的比例§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)(3)溫度及壓力對(duì)聚合物熔體粘度的影響

——聚合物大分子的熱運(yùn)動(dòng)有賴于溫度。與分子熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)的熔體流動(dòng)必然與溫度有關(guān)。

——在聚合物注射成型過程中，溫度對(duì)熔體粘度的影響與剪切速率同等重要。溫度升高——

大分子間的自由空間隨之增大，分子間作用力減小，分子運(yùn)動(dòng)變得容易，從而有利于大分子的流動(dòng)與變形，宏觀上表現(xiàn)為聚合物熔體的表觀粘度下降。第20頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)(3)溫度及壓力對(duì)聚合物熔體粘§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

在注塑成型過程中常利用提高溫度來降低粘度，提高流動(dòng)性。利用溫度的提高來改善流動(dòng)性的適用于——

那些聚合物的粘度對(duì)剪切速率不是很敏感或其熔體流動(dòng)服從牛頓流動(dòng)規(guī)律的流體。聚合物大分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分子間堆砌密度疏松，相互之間有較大的自由空間。當(dāng)聚合物熔體受到一定壓力時(shí)——

大分子之間的自由空間減少，分子間的堆砌密度增加，分子間距離變小，從而相互間的范德華力增大，宏觀上表現(xiàn)為表觀粘度的增加。第21頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)在注塑成型過程中常利用提高§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

——以上的流變學(xué)性質(zhì)主要是針對(duì)注射成型生產(chǎn)中的熱塑性塑料而言的；對(duì)熱固性塑料——注射成型加工過程中粘度的變化與熱塑性塑料存在著本質(zhì)的區(qū)別。熱塑性塑料——聚合物的注射成型基本上是一個(gè)物理過程；但熱固性塑料的成型過程不但發(fā)生物理變化，還伴隨著化學(xué)變化——

聚合物成型過程中的加熱——不僅使材料熔融，能在壓力下產(chǎn)生流動(dòng)、變形和獲得所需的形狀等物理變化；第22頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)——以上的流變學(xué)性質(zhì)主要是§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

并且能使充入模腔中的聚合物熔體在一定溫度下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)——從而使其原有的大分子線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)，從而使聚合物大分子結(jié)構(gòu)很難再發(fā)生變化，故粘度變得無限大。宏觀上表現(xiàn)為熱固性塑料一旦成型固化，便無法再回收利用。

第23頁/共106頁§1.3聚合物的流變學(xué)性質(zhì)第23頁/共106頁第二章聚合物的流變性質(zhì)（RheologicalCharacteristics）第24頁/共106頁第24頁/共106頁2、1聚合物流體的流動(dòng)特性2、1、1、牛頓流體及其流變方程2、1、2非牛頓型流體及其流變方程2、2影響聚合物流變行為的主要因素1、剪切速率的影響2、溫度的影響3、壓力的影響

第25頁/共106頁2、1聚合物流體的流動(dòng)特性第25頁/共106頁①低分子化合物的液體或溶液。如水和甲苯等。②極少數(shù)聚合物熔體（聚碳酸酯、偏二氯乙烯—氯乙烯共聚物等）。③在一定范圍內(nèi)（＞104s-1，＜10s-1）大多數(shù)的聚合物熔體。3、牛頓流體的種類第26頁/共106頁①低分子化合物的液體或溶液。如水和甲苯等。②極少數(shù)但是，聚合物成型加工多是在10s-1＜＜104s-1范圍內(nèi)進(jìn)行，在此范圍內(nèi)，聚合物流體的流動(dòng)行為與牛頓流體不符。10s-1104s-1牛頓流體牛頓流體非牛頓流體第27頁/共106頁但是，聚合物成型加工多是在10s-1＜假塑性流體種類：①在10s-1＜＜104s-1內(nèi)，高聚物熔體；②高聚物溶液及懸浮液。③混煉膠、塑煉膠；①高聚物熔體，大分子彼此纏結(jié)，受到剪切作用時(shí)，纏結(jié)點(diǎn)打開，大分子沿流動(dòng)方向排列，故ηa降低，且隨增大，ηa更低。②高聚物溶液，溶劑化作用使得線團(tuán)或粒子內(nèi)封閉的溶劑小分子。剪切作用，溶劑小分子被擠出，粒子和無規(guī)線團(tuán)尺寸減小，流動(dòng)阻力下降，粘度降低。③混煉膠、塑煉膠，剪切作用的增加使得分子鏈斷鏈，導(dǎo)致分子量下降，粘度降低。假塑性流體流動(dòng)曲線見圖4-3。第28頁/共106頁假塑性流體種類：①高聚物熔體，大分子彼此纏結(jié)，受到剪切作用時(shí)（2）膨脹型流體特性：隨增加ηa增加，即“剪切增稠”。類型：①固體含量較大的懸浮液，例如：PVC糊懸浮液；②少數(shù)含固體填充物（高含量）的聚合物熔體；③流動(dòng)中產(chǎn)生結(jié)晶的聚合物熔體；為何具有“剪切增稠”特性？多分散體系；高含量，高硬度微粒為分散相，分散介質(zhì)在其間起潤(rùn)滑作用。

增大，粒子相互碰撞，導(dǎo)致潤(rùn)滑不足，流動(dòng)阻力增加，粘度上升。第29頁/共106頁（2）膨脹型流體為何具有“剪切增稠”特性？多分散體系；（3）Binham流體特征：τ較小不流動(dòng)，呈現(xiàn)凝膠狀態(tài)，只發(fā)生彈性變形；當(dāng)τ＞τy（臨界剪切應(yīng)力），開始流動(dòng)，流動(dòng)行為近似牛頓流體，見圖a。類型：所有高聚物在其良溶劑中形成的濃溶液行為與Binham流體相近。

該液體在靜止時(shí)內(nèi)部存有凝膠結(jié)構(gòu)，當(dāng)外加應(yīng)力大于τy時(shí)，凝膠崩潰，流動(dòng)行為與牛頓流體相似。第30頁/共106頁（3）Binham流體該液體在靜止時(shí)內(nèi)部存有凝膠結(jié)構(gòu)，當(dāng)外加加工方法剪切速率S-1加工方法剪切速率S-1模壓成型混煉與壓延擠出成型1～1010～102102～103注射成型纖維紡絲103～104

103～105成型加工方法不同，剪切速率范圍不同，見表。成型方法與剪切速率第31頁/共106頁加工方法剪切速率S-1加工方法剪切速率S-1模壓成型12、2影響聚合物流變行為的主要因素

聚合物的流變行為主要表現(xiàn)——粘度變化——ηa與成型加工工藝條件（T、P、n）有關(guān)。第32頁/共106頁2、2影響聚合物流變行為的主要因素第32頁/共106頁n——轉(zhuǎn)速，反映剪切速率；第33頁/共106頁n——轉(zhuǎn)速，反映剪切速率；第33頁/共106頁描述聚合物熔體粘度的函數(shù)關(guān)系為：η=f(，T，P，M，……)

式中：——剪切速率；T——溫度；

P——靜壓力（體積的函數(shù)）；外力；M——聚合物的分子參數(shù)，如相對(duì)分子質(zhì)量(Mw)、相對(duì)分子質(zhì)量分布等；

…….——各種助劑和添加劑；第34頁/共106頁描述聚合物熔體粘度的函數(shù)關(guān)系為：第34頁/共106頁1、剪切速率的影響

聚合物熔體的一個(gè)顯著特征是具有非牛頓行為，其粘度隨剪切速率的增加而下降。

應(yīng)注意的是：不同聚合物ηa對(duì)及τ有不同的依賴性。第35頁/共106頁1、剪切速率的影響

1—聚丙烯酸酯（200℃）；2—高密度聚乙烯（190℃）；3—聚酰胺—6（260℃）；4—醋酸纖維素（190℃）；5—聚苯乙烯（204℃）；第36頁/共106頁1—聚丙烯酸酯（200℃）；第36頁/共106頁聚合物η（102S-1）η（103S-1）聚合物η（102S-1）η（103S-1）POM2.4HDPE7.6PA61.6LDPE5.1PA661.5PP5.5PPS3.2PVC6.8PC3.8HIPS5.0一些高聚物粘度對(duì)剪切速率的敏感性指標(biāo)η（102S-1）/η（103S-1）第37頁/共106頁聚合物η（102S-1）聚合物η（102S-1）POM

粘度對(duì)敏感性較明顯的有LDPE、HDPE、PP、PS、HIPS、ABS；

PPS、PA1010、PA6、PA66、PBT、POM和PC則對(duì)不敏感。第38頁/共106頁粘度對(duì)敏感性較明顯的有LDPE、HDP意義：①粘度對(duì)剪切速率敏感的高聚物，提高剪切速率可使其粘度下降。使聚合物熔體容易通過澆口順利充滿模具型腔，并使大型注塑機(jī)能耗降低。②但對(duì)敏感性大的高聚物的成型，稍微的波動(dòng)都會(huì)影響其制品的質(zhì)量。第39頁/共106頁意義：第39頁/