高分子流體及其流變行為二高分子材料加工技術

高分子流體及其流變行為（二）高分子材料加工技術非牛頓型流體黏性流體與時間無關與時間有關黏彈性流體假塑性流體無屈服應力有屈服應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.與時間無關的黏性流體及其流變行為

不同類型流體的黏度-剪切速率關系表觀黏度與時間無關的黏性流體在指定的剪切速率下有一相應的斜率，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.與時間無關的黏性流體及其流變行為（1）賓哈流體

??y屈服應力，單位Pa

賓哈黏度（或剛性系數(shù)），為流動曲線的斜率

??外加屈服應力（一）黏性流體及其流變行為1.與時間無關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.與時間無關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-剪切速率關系不同類型流體的流動曲線

（一）黏性流體及其流變行為1.與時間無關的黏性流體及其流變行為（2）假塑性流體特點流動曲線向下彎。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.與時間無關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的狀況。纏結的大分子受應力作用會被解開并沿著流動方向排列成線狀，這時的大分子之間要發(fā)生相對運動，內摩擦力就比較小，即表觀黏度下降。受的應力越高被解開的纏結點就愈多表觀黏度愈小（一）黏性流體及其流變行為1.與時間無關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力時小分子（即溶劑或分散介質，如增塑劑）被擠出來一些，顆?；蚶p繞大分子的有效直徑隨著應力的增加而縮小。再由于顆粒空間的小分子的增多，使得顆粒之間的內摩擦減小（主要表現(xiàn)為顆粒之間的碰撞機率減少），從而使液體的黏度下降。（一）黏性流體及其流變行為1.與時間無關的黏性流體及其流變行為（3）脹塑性流體特點流動曲線向上彎。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。固體體積分數(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.與時間無關的黏性流體及其流變行為（3）脹塑性流體當高濃度懸浮液于靜止狀態(tài)時呈緊密堆砌狀態(tài)，其中低分子液體成分（如增塑劑）只能勉強充滿這些空隙，當剪切應力不大時，低分子液體就可以在移動的顆粒間充當潤滑劑。這時高分子流體的表觀黏度不高體系中的固體顆粒構成的間隙最?。ㄒ唬ば粤黧w及其流變行為1.與時間無關的黏性流體及其流變行為（3）脹塑性流體當剪切應力漸漸增大時使得整個體系顯得有些脹大，此時，低分子液體如增塑劑已不能充滿所有的空隙，固體顆粒移動時的潤滑作用正在減弱。固體顆粒的緊密堆砌結構就漸漸被摧毀。高分子流體流動時的內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.與時間無關的黏性流體及其流變行為（4）冪律函數(shù)方程

流動常數(shù)（或稠度），單位為(pa?s)n。

流動性指數(shù)，為無因次量，用來表征流體偏離牛頓性流動的程度。（一）黏性流體及其流變行為1.與時間無關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K相當于黏度。

（一）黏性流體及其流變行為1.與時間無關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.與時間無關的黏性流體及其流變行為（4）冪律函數(shù)方程注意：流動常數(shù)K隨溫度的增加而減?。欢鲃有灾笖?shù)n隨溫度升高而增大。某種高聚物實際加工過程，剪切速率范圍很窄，允許將流動性指數(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（一）黏性流體及其流變行為2.與時間有關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間的延長而降低。高分子化合物溶液某些流質食品涂料（一）黏性流體及其流變行為2.與時間有關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間的延長而增加。某些溶膠石膏懸浮液（一）黏性流體及其流變行為2.與時間有關的黏性流體及其流變行為觸變性流體在持續(xù)剪切過程中，有某種結構的破壞，使黏度隨時間減少。流凝性流體在剪切過程中伴隨著某種結構的形成。（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分