第二章聚合物的流变性质优秀PPT.ppt
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1、第二章聚合物的流变性质第一页,本课件共有47页n前言前言n聚合物熔体的流变行为聚合物熔体的流变行为n影响聚合物流动行为的主要因素影响聚合物流动行为的主要因素第二页,本课件共有47页n思考题思考题n1)聚合物的流动行为是如何分类的?聚合物的流动行为是如何分类的?n2)非牛顿性液体的流动行为曲线和流变行为是怎样的?非牛顿性液体的流动行为曲线和流变行为是怎样的?n3)常见的非牛顿性液体有几种?它们流动时粘度是如何常见的非牛顿性液体有几种?它们流动时粘度是如何随着剪切速率变化的?随着剪切速率变化的?n4)温度和剪切速率对聚合物熔体黏度的影响。温度和剪切速率对聚合物熔体黏度的影响。第三页,本课件共有47
2、页前言n什么是流变学什么是流变学 研究物质形变和流动的科学。研究物质形变和流动的科学。n聚合物流变学研究的对象聚合物流变学研究的对象 应力作用下高分子材料产生弹性、塑性和粘性行为以及研究这些行为应力作用下高分子材料产生弹性、塑性和粘性行为以及研究这些行为与各种因素之间的相互关系。与各种因素之间的相互关系。n聚合物流变学研究的复杂性聚合物流变学研究的复杂性 聚合物流变行为十分复杂;对于聚合物流变行为的解释仍然有很多是定聚合物流变行为十分复杂;对于聚合物流变行为的解释仍然有很多是定性的或经验的。性的或经验的。第四页,本课件共有47页第一节第一节 聚合物熔体的流变行为聚合物熔体的流变行为 加工过程中
3、聚合物的形变是由于外力作用的结果,材料受力后内部产生加工过程中聚合物的形变是由于外力作用的结果,材料受力后内部产生与外力相平衡的应力。由受力方式不同可分为:剪切应力与外力相平衡的应力。由受力方式不同可分为:剪切应力 ,拉伸应力,拉伸应力,和流体静压力,和流体静压力P P。单位时间内的应变称为应变速率(或速度梯度),表示为单位时间内的应变称为应变速率(或速度梯度),表示为第五页,本课件共有47页一、牛顿流体及其流动方程第六页,本课件共有47页牛顿流体的流动定律为比例常数,称为牛顿粘度第七页,本课件共有47页牛顿流体的应力-剪切速度曲线第八页,本课件共有47页牛顿流体的粘度-剪切速度曲线第九页,本
4、课件共有47页二、非牛顿流体及其流变行为二、非牛顿流体及其流变行为 聚合物由于其大分子长链结构和分子间的缠结,聚合物由于其大分子长链结构和分子间的缠结,它的流动行为比较复杂。它的流动常常是,剪应它的流动行为比较复杂。它的流动常常是,剪应力与剪切速率不再成比例关系,其粘度也不再是力与剪切速率不再成比例关系,其粘度也不再是常数。把这类不服从牛顿流动定律的流动称为非常数。把这类不服从牛顿流动定律的流动称为非牛顿流动。具有此种流动行为的液体称为非牛顿牛顿流动。具有此种流动行为的液体称为非牛顿液体。液体。第十页,本课件共有47页几种典型的非牛顿流体第十一页,本课件共有47页粘性液体及其指数定律n 称为流
5、动行为特定指数(简称流动指数),表征液 体偏离牛顿型流动的程度。第十二页,本课件共有47页1-牛顿流体2-膨胀性流体3-假塑性流体(服从指数定律)4-假塑性流体(不服从指数定律)第十三页,本课件共有47页宽剪切速率范围的流动曲线第十四页,本课件共有47页第一流动区1、低剪切速度下流动,表现为牛顿性流动2、液体具有恒定的粘度3、适合流延成型、胶乳的涂刮、涂料的涂刷等4、聚合物流体在第一流动区所对应的粘度称为,零切粘度第十五页,本课件共有47页第二流动区1、聚合物流体表现为非牛顿性流动区域;2、在剪应力的作用下,液体的结构发生了变化,粘度也随之发生变化;3、粘度变化的两种趋势:剪切变稀、剪切增稠第
6、十六页,本课件共有47页第三流动区聚乙烯的流动曲线1-121.1;2-148.9;3-176.5;4-204.3;5-234.3第十七页,本课件共有47页时间依赖性液体表现:流动时的应变或粘度不仅与剪应力(或剪切速度)的大小有关,还与应力作用时间有关。第十八页,本课件共有47页两种表观粘度随时间的变化1、触变性液体:作用时间增加,表观粘度降低产生原因:外力作用下,将静止时形成的次价键交联点破坏,从而是粘度降低。2、震凝性液体:作用时间增加,表观粘度增加产生原因:液体中不对称的粒子在剪切作用下发生了取向排列,形成暂时的次价键交联点这两种液体粘度变化都是可逆的,因为液体中粒子或分子没有发生永久性的
7、形变。第十九页,本课件共有47页粘弹性液体粘弹性液体的应力-应变关系曲线a-成型加工时的形变(TTg);b-成型后可逆形变回复(TTg);c-成型后可逆形变回复(T=室温或Tt*,液体总形变以粘性形变为主,反之以弹性行为为主(2)粘度很低的简单液体:t*=10-11s,固体:t*104s 一般弹性体:t*在10-4-104之间(3)流动液体中的弹性形变还与聚合物的分子量、外力作用时间、速度及熔体温度有关。第二十一页,本课件共有47页三、热塑性和热固性聚合物流变行为的比较热塑性聚合物:加热主要发生物理变化,使聚合物达到粘流态以成型,然后冷却定型,材料的粘度在加工条件下没有发生不可逆变化。热固性聚
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