第四章-聚合物流变学基础课件.ppt

1、剪切速率剪切速率 温度温度 压力压力 分子结构（分子量、分子量分布、支化）分子结构（分子量、分子量分布、支化） 添加剂（增塑剂、润滑剂、填充剂）添加剂（增塑剂、润滑剂、填充剂）影响粘度最重要的两个因素：温度与剪切温度温度剪切剪切RT/Ee01naK影响本质是运动能力影响本质是运动能力影响本质是熵回复影响本质是熵回复故 柔性分子链对剪切敏感 刚性分子链对温度敏感 温度温度压力压力 聚合物由于具有聚合物由于具有长链结构长链结构和和分子内旋转分子内旋转，产生空，产生空洞较多，即所谓的洞较多，即所谓的“自由体积自由体积”。所以在加工温度下。所以在加工温度下的压缩性比普通流体大得多。的压缩性比普通流体大

2、得多。 聚合物在高压下体积收缩，自由体积减小，分子聚合物在高压下体积收缩，自由体积减小，分子间距离缩短，链段活动范围减小，分子间作用力增大，间距离缩短，链段活动范围减小，分子间作用力增大，粘度增大。粘度增大。)(00ppbppe b：压力系数：压力系数单纯通过压力来提高聚合物的流单纯通过压力来提高聚合物的流动性是不恰当的。过大的压力会动性是不恰当的。过大的压力会造成功率消耗过大和设备的磨损，造成功率消耗过大和设备的磨损，甚至使塑料熔体变得象固体而不甚至使塑料熔体变得象固体而不能流动，不易成型。能流动，不易成型。分子量分子量分子量越大，粘度越高13.4Mclog 0log MwMWMC，不产生缠

3、结6 . 110WkM MWMC，产生缠结5 . 34 . 30WkMpolystyrene fraction (217C)PMMA fraction 25wt% in diethyl phthalate (60C)6.04.02.00-2.06.04.02.002.0 3.0 4.0 3.0 4.0 2.0 3.04.02.002.002.0 3.0 4.02.0 3.0 4.0log Mwlog viscosity (poises)poly(dicamethylene adipate)(109C)polybutylene fractions (217C)polycaprolactam (2

4、53C)poly(dimethyl siloxane) (25C)高下，M对的影响减小（解缠结）lglgM1M2M1M2分子量分布分子量分布Log viscosity BroadNarrowlog shear rate (sec-1)支化支化短支化链：不缠结，且增大分子间距，降低长支化链：加剧缠结，增加分子量与支化对粘度的影响长臂星形聚合物的粘度随分子量的增长比线形聚合物快得多聚丁二烯log 0log M 4 5 6876543210四臂星形三臂星形线形105103101(sec-1)10-2 100 102 104长支化线形() (Pa.s)支化对剪切敏感性的影响（1）熔体流动速率（MFR）

5、 （常用于塑料）（2）门尼粘度（常用于橡胶） 在一定温度和一定转子转速下，测定未硫化胶 时转子转动的阻力。LP0DePD毛细管半径固定为D以不同流速挤出熔体测定压力（3） 毛细管流变仪 A B C D E 3 3 弹性表现弹性表现 高分子熔体在高剪切应力下高分子熔体在高剪切应力下, ,贴近管壁的一层液体会发生贴近管壁的一层液体会发生间断的流动间断的流动, ,这种现象称为管壁上的滑移。这种现象称为管壁上的滑移。 其原因其原因: :有人提出熔体破坏的黏附滑移理论认为有人提出熔体破坏的黏附滑移理论认为: :在较低剪在较低剪切速率下切速率下, ,熔体液层附着在管壁上熔体液层附着在管壁上,U,U =0=

6、0。但对于假塑性液体。但对于假塑性液体, ,粘度对剪切速率有较大的依赖性粘度对剪切速率有较大的依赖性, ,剪切速率增大剪切速率增大, , 下降，管壁下降，管壁附近剪切速率高附近剪切速率高, ,其粘度更低其粘度更低, ,更易流动。更易流动。 伴随流动出现伴随流动出现“分级效应分级效应”, ,即低分子的级分即低分子的级分聚集在管壁附近聚集在管壁附近, ,可能出现熔体沿管壁滑移。滑移可能出现熔体沿管壁滑移。滑移的结果导致能量下降的结果导致能量下降, ,滑移停止。滑移和黏附的交滑移停止。滑移和黏附的交替出现替出现, ,时粘、时滑时粘、时滑, ,结果造成不稳定流动。结果造成不稳定流动。 其结果对挤出过程

7、来说会造成挤出物膨胀不均，其结果对挤出过程来说会造成挤出物膨胀不均，挤出量不稳定以及几何形状相同的仪器测定的同一挤出量不稳定以及几何形状相同的仪器测定的同一种样品的流变数据不尽相同的原因。种样品的流变数据不尽相同的原因。滑移与聚合物滑移与聚合物种类、润滑剂和管壁有关。种类、润滑剂和管壁有关。可通过调整工艺、配方可通过调整工艺、配方和设备参数来减轻这种现象。和设备参数来减轻这种现象。 入口效应入口效应: :聚合物流体在管道入口端因出现收敛流动，聚合物流体在管道入口端因出现收敛流动，使压力降突然增大的现象称为使压力降突然增大的现象称为入口效应入口效应。刚入口段刚入口段Le=0.03Le=0.030

8、.05Re0.05ReD ReD Re为雷诺准数，为雷诺准数，D D小管小管管径。在这段的压力降比计算值大，此段以后才会出管径。在这段的压力降比计算值大，此段以后才会出现稳态流动。现稳态流动。 在料筒末端转角处，具有次级环形流动，即涡流。在料筒末端转角处，具有次级环形流动，即涡流。取决于聚合物的品种与入口角取决于聚合物的品种与入口角，入口速度越大，入口速度越大， 角越小，越容易产生涡流。角越小，越容易产生涡流。入口模型：入口模型：高精度 (0.01 mm 或 0.001 mm ) 二维测量 测定口模胀大的动态468101214161.401.451.501.551.60swell ratioscrew rotative velocity (r/min)L/D=20 2102TN00 A BDirection of flowIncreasing flow rate熔体破裂会员免费下载