高分子流體及其流變行為二高分子材料加工技術(shù)

高分子流體及其流變行為（二）高分子材料加工技術(shù)非牛頓型流體黏性流體與時(shí)間無(wú)關(guān)與時(shí)間有關(guān)黏彈性流體假塑性流體無(wú)屈服應(yīng)力有屈服應(yīng)力脹塑性流體賓哈流體觸變性流體流凝性流體不同類型流體的流動(dòng)曲線

a牛頓流體。b假塑性流體。c脹塑性流體。d賓哈流體。（一）黏性流體及其流變行為1.與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體及其流變行為

不同類型流體的黏度-剪切速率關(guān)系表觀黏度與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體在指定的剪切速率下有一相應(yīng)的斜率，稱為表觀黏度，用??a表示。a牛頓流體。b假塑性流體。c脹塑性流體。（一）黏性流體及其流變行為1.與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體及其流變行為（1）賓哈流體

??y屈服應(yīng)力，單位Pa

賓哈黏度（或剛性系數(shù)），為流動(dòng)曲線的斜率

??外加屈服應(yīng)力（一）黏性流體及其流變行為1.與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體及其流變行為

幾乎所有的高聚物的濃溶液和凝膠性糊塑料在加工中的流變行為，都與賓哈流體相近，如PVC糊的凝膠體、紙漿、牙膏、肥皂等。（1）賓哈流體（一）黏性流體及其流變行為1.與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體及其流變行為（2）假塑性流體

不同類型流體的黏度-剪切速率關(guān)系不同類型流體的流動(dòng)曲線

（一）黏性流體及其流變行為1.與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體及其流變行為（2）假塑性流體特點(diǎn)流動(dòng)曲線向下彎。表觀黏度隨剪切速率的增大而減小。流體特征為剪切變稀。橡膠和絕大多數(shù)塑料的熔體和溶液，都屬于假塑性流體。（一）黏性流體及其流變行為1.與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體及其流變行為（2）假塑性流體塑料熔體造成黏度下降的原因在于大分子之間彼此纏結(jié)的狀況。纏結(jié)的大分子受應(yīng)力作用會(huì)被解開(kāi)并沿著流動(dòng)方向排列成線狀，這時(shí)的大分子之間要發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，內(nèi)摩擦力就比較小，即表觀黏度下降。受的應(yīng)力越高被解開(kāi)的纏結(jié)點(diǎn)就愈多表觀黏度愈?。ㄒ唬ば粤黧w及其流變行為1.與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體及其流變行為（2）假塑性流體塑料濃溶液或懸浮液受到應(yīng)力時(shí)小分子（即溶劑或分散介質(zhì)，如增塑劑）被擠出來(lái)一些，顆粒或纏繞大分子的有效直徑隨著應(yīng)力的增加而縮小。再由于顆?？臻g的小分子的增多，使得顆粒之間的內(nèi)摩擦減小（主要表現(xiàn)為顆粒之間的碰撞機(jī)率減少），從而使液體的黏度下降。（一）黏性流體及其流變行為1.與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體及其流變行為（3）脹塑性流體特點(diǎn)流動(dòng)曲線向上彎。表觀黏度隨剪切速率的增大而增大。其流體特征可概括為剪切變稠。固體體積分?jǐn)?shù)高的懸浮液較高濃度的高聚物分散體在較高剪切速率下的聚氯乙烯糊碳酸鈣填充的塑料熔體（一）黏性流體及其流變行為1.與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體及其流變行為（3）脹塑性流體當(dāng)高濃度懸浮液于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)呈緊密堆砌狀態(tài)，其中低分子液體成分（如增塑劑）只能勉強(qiáng)充滿這些空隙，當(dāng)剪切應(yīng)力不大時(shí)，低分子液體就可以在移動(dòng)的顆粒間充當(dāng)潤(rùn)滑劑。這時(shí)高分子流體的表觀黏度不高體系中的固體顆粒構(gòu)成的間隙最?。ㄒ唬ば粤黧w及其流變行為1.與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體及其流變行為（3）脹塑性流體當(dāng)剪切應(yīng)力漸漸增大時(shí)使得整個(gè)體系顯得有些脹大，此時(shí)，低分子液體如增塑劑已不能充滿所有的空隙，固體顆粒移動(dòng)時(shí)的潤(rùn)滑作用正在減弱。固體顆粒的緊密堆砌結(jié)構(gòu)就漸漸被摧毀。高分子流體流動(dòng)時(shí)的內(nèi)摩擦阻增加宏觀性能上就是表觀黏度增大（一）黏性流體及其流變行為1.與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體及其流變行為（4）冪律函數(shù)方程

流動(dòng)常數(shù)（或稠度），單位為(pa?s)n。

流動(dòng)性指數(shù)，為無(wú)因次量，用來(lái)表征流體偏離牛頓性流動(dòng)的程度。（一）黏性流體及其流變行為1.與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體及其流變行為（4）冪律函數(shù)方程牛頓流體K值越大，流體越黏稠。n=1。假塑性流體n＜1。脹塑性流體n＞1。此時(shí)K相當(dāng)于黏度。

（一）黏性流體及其流變行為1.與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體及其流變行為（4）冪律函數(shù)方程

假塑性流體m＞1。脹塑性流體m＜1。（一）黏性流體及其流變行為1.與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體及其流變行為（4）冪律函數(shù)方程注意：流動(dòng)常數(shù)K隨溫度的增加而減??；而流動(dòng)性指數(shù)n隨溫度升高而增大。某種高聚物實(shí)際加工過(guò)程，剪切速率范圍很窄，允許將流動(dòng)性指數(shù)n視為近似常數(shù)。n不是常數(shù)在高聚物加工的可能剪切速率范圍內(nèi)（一）黏性流體及其流變行為2.與時(shí)間有關(guān)的黏性流體及其流變行為（1）觸變性（亦稱“搖溶性”）流體表觀黏度隨剪切力作用時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。高分子化合物溶液某些流質(zhì)食品涂料（一）黏性流體及其流變行為2.與時(shí)間有關(guān)的黏性流體及其流變行為（2）流凝性（亦稱“震凝性”）流體表觀黏度隨剪切力作用時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。某些溶膠石膏懸浮液（一）黏性流體及其流變行為2.與時(shí)間有關(guān)的黏性流體及其流變行為觸變性流體在持續(xù)剪切過(guò)程中，有某種結(jié)構(gòu)的破壞，使黏度隨時(shí)間減少。流凝性流體在剪切過(guò)程中伴隨著某種結(jié)構(gòu)的形成。（二）黏彈性流體及其流變行為這類高聚物流體在在流動(dòng)中彈性行為已不能忽視。聚乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚苯乙烯一般相對(duì)分