1、Polymer PhysicsPolymer PhysicsPolymer Physics高分子物理高分子物理高分子物理高分子物理高分子物理高分子物理Rheology 流变学流变学n当高聚物熔体和溶液（简称流体）在受外当高聚物熔体和溶液（简称流体）在受外力作用时，既表现粘性流动，又表现出弹力作用时，既表现粘性流动，又表现出弹性形变，因此称为高聚物流体的流变性或性形变，因此称为高聚物流体的流变性或流变行为流变行为.n流变学是研究物质流变学是研究物质流动流动和和变形变形的一门科学，的一门科学，涉及自然界各种流动和变形过程。涉及自然界各种流动和变形过程。热塑性聚合物的加工成型大多是利用其熔体的热塑性
2、聚合物的加工成型大多是利用其熔体的流动性能。这种流动态也是高聚物溶液的主要流动性能。这种流动态也是高聚物溶液的主要加工状态。加工状态。流变学是研究材料流动和变形规律的一门科学流变学是研究材料流动和变形规律的一门科学聚合物的流动，不是高分子链之间的简单滑移，而是运动单元依次跃聚合物的流动，不是高分子链之间的简单滑移，而是运动单元依次跃迁的结果（蚯蚓蠕动）迁的结果（蚯蚓蠕动）聚合物聚合物流变行为强烈依赖于分子结构、分子量及其分布、温度、压力、流变行为强烈依赖于分子结构、分子量及其分布、温度、压力、时间、作用力的性质和大小等时间、作用力的性质和大小等绝大数高分子成型加工是绝大数高分子成型加工是粘流态
3、粘流态下下加工的，如挤出，注射，吹塑等加工的，如挤出，注射，吹塑等弹性形变及其后的松驰影响制品的外观，尺寸稳定性弹性形变及其后的松驰影响制品的外观，尺寸稳定性Rheology 流变学流变学流变性流变性流动流动变形变形粘性，粘性，不可逆过程，耗散能量不可逆过程，耗散能量弹性，弹性，可逆过程，储存能量可逆过程，储存能量非线性粘弹性非线性粘弹性Concept of Rheology 流变的概念流变的概念Elasticity弹性弹性Viscocity粘性粘性Deformation形变形变Flow流动流动Shear Flow and Viscosity 剪切流动与粘度剪切流动与粘度Shear rate
4、Shear stressShear strain:Melt viscosity vv+dvFFdxdyAAFdydvdtddydxNewtons law 剪切应力剪切应变切变速率1Pa s=10 poise(泊)牛顿流动定律液体内部反抗流动液体内部反抗流动的内摩擦力的内摩擦力牛顿流体的粘度仅与流体分子的结构和温度有关，与切应力和切变速率无关Types of Melt Flow液体流动的类型液体流动的类型类型类型Newtonian牛顿流体牛顿流体Non-Newtonian 非牛顿流体非牛顿流体Bingham宾汉宾汉Pseudoplastic假塑性假塑性Dilatant胀塑性胀塑性Thixotro
5、pic触变性触变性曲线曲线公式公式n 1实例实例小分子小分子沥青沥青高分子浓高分子浓溶液溶液高分子熔体高分子熔体颗粒填充高颗粒填充高分子熔体分子熔体PVC糊糊胶冻胶冻Shear rateShear stressShear rateShear stressShear rateShear stressShear rateShear stressTimeViscosity触变性流凝性ynKnK切力变稀屈服应力切力变稠a anK1nK稠度系数非牛顿指数流动指数Pseudoplastic Fluid假塑性流体假塑性流体Shear Thinning Fluid切力变稀体切力变稀体表观粘度n 1Shear
6、rate dependence of shear stress and apparent viscosity of pseudoplastic fluid幂律方程l对牛顿型流体，对牛顿型流体，n n=1=1l对假塑性流体，对假塑性流体，n n 1 1n 1 n n偏离偏离1 1的程度越大，材料非牛顿性越强的程度越大，材料非牛顿性越强l在不同的剪切速率范围内，同一种材料的在不同的剪切速率范围内，同一种材料的n n值不是常数值不是常数 通常剪切速率越大，通常剪切速率越大，n n值越小值越小 l温度下降、分子量增大、填料量增多等，均使材料非线性温度下降、分子量增大、填料量增多等，均使材料非线性性质增
7、强，使性质增强，使n n下降下降l填入软化剂、增塑剂，则使填入软化剂、增塑剂，则使n n值增大值增大Power Law幂律方程幂律方程Characteristics and Mechanism 特点和机理特点和机理q 特点特点 粘度大粘度大 多数属假塑性流体多数属假塑性流体 有弹性效应有弹性效应 交联高分子无粘流态交联高分子无粘流态Viscosities of some common materialsCompositionViscosity(Pas)ConsistencyAir10-5gaseousWater10-3fluidPolymer latexes10-2fluidOlive oil
8、 橄榄油10-1liquidGlycerin 甘油100liquidGolden Syrup 糖浆102thick liquidPolymer melts102 106toffee likePitch 沥青109stiffPlastics1012glassyGlass1021rigid太妃糖Flow Mechanism 流动机理流动机理q 小分子液体的流动：分子向小分子液体的流动：分子向“孔穴孔穴”相继跃迁相继跃迁small moleculeholeReptation 蛇行q 高分子熔体的流动：链段向高分子熔体的流动：链段向“孔穴孔穴”相继跃迁相继跃迁Flow curve 流动曲线流动曲线q
9、第一牛顿区第一牛顿区 0零切粘度零切粘度q 第二牛顿区第二牛顿区 无穷切粘度，极限粘度无穷切粘度，极限粘度q 假塑性区假塑性区nKlglglgnK a高分子普适流动曲线log流动曲线斜率流动曲线斜率nTf极性极性刚性刚性Temperature 温度温度Activation energy粘流活化能是描述材料粘粘流活化能是描述材料粘-温依赖性的物理量，表示流动单元（即链段）温依赖性的物理量，表示流动单元（即链段）用于克服位垒，由原位置跃迁到附近用于克服位垒，由原位置跃迁到附近“空穴空穴”所需的最小能量所需的最小能量粘流活化能反映粘度变化的温度敏感性粘流活化能反映粘度变化的温度敏感性高分子液体的流动
10、单元是链段。因此，粘流活化能的大小与分子链结构有高分子液体的流动单元是链段。因此，粘流活化能的大小与分子链结构有关，而与总分子量关系不大关，而与总分子量关系不大 l 一般说来，分子链刚性大、极性强，或含有较大侧基，链段体积大，粘一般说来，分子链刚性大、极性强，或含有较大侧基，链段体积大，粘流活化能较高，如流活化能较高，如PVCPVC、PCPC、纤维素等、纤维素等 加工过程采用提高温度的方法来调节流动性l 柔性较好的线形高分子，粘流活化能较低柔性较好的线形高分子，粘流活化能较低 加工过程，不能单靠提高温度，而要改变切变速率来改善流动性WLF parametersPolymerC1C2Tg,KNR
11、16.753.6200IR16.6104202PS14.550.4373PU15.632.6238PEMA17.665.5335Universal constants17.4451.6ggTTTTCTTCg21log适用范围：适用范围：TgTg+100WLF equation WLF方程方程Pressure 压力压力温度和压力对PMMA的粘度的影响压力升高时，物料粘度上升压力升高时，物料粘度上升 Shear rate 剪切速率剪切速率 1naKlog1loglognK第一牛顿区第二牛顿区假塑区lgan=1n=1lgn 10lgq 多数高分子的表观粘多数高分子的表观粘度随剪切速率的增加度随剪切速
12、率的增加而下降，是进行粘度而下降，是进行粘度调节的重要手段调节的重要手段q 柔性大的高分子一般柔性大的高分子一般剪切敏感性高剪切敏感性高Universal flow curve of polymersShear rate 剪切速率剪切速率各种加工方法所对应的剪切速率范围各种加工方法所对应的剪切速率范围加工方法加工方法剪切速率剪切速率/s-1加工方法加工方法剪切速率剪切速率/s-1压制压制100-101开炼、压延开炼、压延5 101-5 102纺丝纺丝102-105密炼密炼5 102-103注射注射103-105挤出挤出101-103 剪切变稀效应对高分子材料加工具有重要意义剪切变稀效应对高分子
13、材料加工具有重要意义流动曲线的差异反映分子链结构及流动机理的差别流动曲线的差异反映分子链结构及流动机理的差别分子量较大的柔性分子链，在剪切流场中易发生解缠结和取向，粘分子量较大的柔性分子链，在剪切流场中易发生解缠结和取向，粘-切依赖性较大切依赖性较大长链分子在强剪切场中还可能发生断裂，分子量下降，也导致粘度降低长链分子在强剪切场中还可能发生断裂，分子量下降，也导致粘度降低 Temperature-and shear-sensitive polymers 温敏性和切敏性高分子温敏性和切敏性高分子q 柔性大的高分子一般柔性大的高分子一般剪切敏感性高剪切敏感性高q 极性大、刚性大的高分子极性大、刚性
14、大的高分子一般温度敏感性高一般温度敏感性高2.42.22.01.8234CellulosePSPMMAPCPEPOMPVC1/T 103(K1)loga(Pas)0123234lgChloride polyetherPEPSCellulosePCloga(Pas)(s1)随切变速率升高，易改变构象，破坏缠结改变构象比较难提高切变速率(切应力)(即提高挤出机的螺杆转速、注射机的注射压力），可调节流动Molecular weight and distribution分子量和分子量分布的影响分子量和分子量分布的影响M log0wMlogcM临界缠结临界缠结分子量分子量 PolymerMc(g/mol
15、)PE3500PP7000PS35000PVC6200PMMA30000PVAc25000PAN1300PB6000PI10000PET6000PA-65000PC300021eMRT线形高分子出现高弹平台的临界分子量线形高分子出现高弹平台的临界分子量ecMM32103.42WWK MK MWcWcMMMM平均分子量小于临界缠结分子平均分子量小于临界缠结分子量时，零剪切粘度与分子量基量时，零剪切粘度与分子量基本成正比本成正比分子量大到分子链间相互缠结，分子量大到分子链间相互缠结，粘度随分子量的粘度随分子量的3.1-3.43.1-3.4次方次方律迅速猛增律迅速猛增 Molecular weigh
16、t and distribution分子量和分子量分布的影响分子量和分子量分布的影响分子量增大，还使剪切变稀临界切变速率降低，非牛顿流动性突出分子量增大，还使剪切变稀临界切变速率降低，非牛顿流动性突出其原因是，其原因是，分子量大，变形松弛时间长，流动中发生取向的分子链不易恢复原形，分子量大，变形松弛时间长，流动中发生取向的分子链不易恢复原形，因此较早地出现流动阻力减少的现象因此较早地出现流动阻力减少的现象 183/PS183/PS242k217k179k117k48.5kloglogHigh MWLow MW分子量的影响l 从成型加工的角度从成型加工的角度降低分子量可增加流动性，改善加工性降低
17、分子量可增加流动性，改善加工性能，但会影响制品的力学强度和橡胶的能，但会影响制品的力学强度和橡胶的弹性弹性橡胶行业采用大功率炼胶机破碎、塑炼胶料橡胶行业采用大功率炼胶机破碎、塑炼胶料l 不同加工方法对分子量要求不一样不同加工方法对分子量要求不一样注塑成型分子量较低，挤出成型分子量较高，吹塑注塑成型分子量较低，挤出成型分子量较高，吹塑(中空容器中空容器)则则介于两者之间介于两者之间l 不同用途的高分子对分子量要求不一样不同用途的高分子对分子量要求不一样合成橡胶合成橡胶20万，合成纤维万，合成纤维2万，塑料介于两者之间万，塑料介于两者之间分子量分布的影响l 分子量分布较窄的高聚物，熔体粘度分子量分
18、布较窄的高聚物，熔体粘度主要由重均分子量决定主要由重均分子量决定l分子量分布较宽的高聚物，黏度可能分子量分布较宽的高聚物，黏度可能与重均分子量没有严格的关系与重均分子量没有严格的关系l分子量分布较宽的高聚物，其高分子量部分对零切粘度的贡献大分子量分布较宽的高聚物，其高分子量部分对零切粘度的贡献大两个重均分子量相同的高聚物，分子量分布较宽的可能具有较高的零切两个重均分子量相同的高聚物，分子量分布较宽的可能具有较高的零切粘度粘度l分子量分布较宽的高聚物，出现非牛顿流动的剪切速率低分子量分布较宽的高聚物，出现非牛顿流动的剪切速率低纺丝和塑料的注塑、挤出加工中，剪切速率都比较高，宽分布的流动性纺丝和塑
19、料的注塑、挤出加工中，剪切速率都比较高，宽分布的流动性比较好，有利于加工比较好，有利于加工loglogWide MWDNarrow MWDl分布加宽时，低分子量级分起内增塑作用，分布加宽时，低分子量级分起内增塑作用，粘流温度下降，切变速率粘流温度下降，切变速率敏感性大，敏感性大，流动性及加工行为改善流动性及加工行为改善Chain structure分子链结构分子链结构分子间作用力分子间作用力 链刚性链刚性 缠结点缠结点 粘度粘度 链段长度链段长度 分子链支化的影响分子链支化的影响短支化时短支化时,相当于自由体积相当于自由体积增大增大,流动空间增大流动空间增大,从而从而粘度减小粘度减小长支化时长
20、支化时,相当长链分子相当长链分子增多增多,易缠结易缠结,从而粘度从而粘度增加增加Melt structure熔体结构熔体结构乳液法乳液法PVCPVC悬浮法悬浮法PVCPVC初级粒子未熔融，为刚性单元，初级粒子未熔融，为刚性单元，相互间作用较小，能相互滑移相互间作用较小，能相互滑移初级粒子已熔融，与悬浮法聚合初级粒子已熔融，与悬浮法聚合的差别消失的差别消失160160200200 C C 200 200 C C粘度粘度低低粘度粘度高高Blending共混共混相容体系相容体系2211logloglog相形态相形态粘度粘度不相容体系不相容体系均相均相非均相（多相）非均相（多相）海海-岛结构岛结构粘度
21、粘度低低互锁结构互锁结构粘度粘度高高在流动体系中，低粘度组分倾向于成为连续相，把高粘度组分包在在流动体系中，低粘度组分倾向于成为连续相，把高粘度组分包在里面，从而使整个共混物的粘度下降里面，从而使整个共混物的粘度下降1和和2分别为两种纯高聚物的粘度，分别为两种纯高聚物的粘度，1 1和和 2则分别是它们的体积分数则分别是它们的体积分数Filling 填充填充f5.210填充体系的粘度高分子的粘度填料的体积分数Formation of Dilatant 胀塑性流体的形成l粒子处于密集型状态，其空隙被液体填充l剪切应力较低时，粒子排列不发生紊乱，表现为较好的流动性l剪切应力较大时，粒子间隙不能很好地
22、吸收液体而形成块状集合体，增大粒子间的摩擦力，降低流体的流动性 Phenomena of the elastic effect q 高分子流体是弹性液体，在切应力高分子流体是弹性液体，在切应力作用下，不但表现出粘性行为，产作用下，不但表现出粘性行为，产生不可逆形变，而且表现出弹性生不可逆形变，而且表现出弹性(熵熵弹性弹性)行为，产生可回复的形变行为，产生可回复的形变q 高分子粘流过程中伴随着可逆的高高分子粘流过程中伴随着可逆的高弹形变，这是高分子熔体区别于低弹形变，这是高分子熔体区别于低分子液体的重要特征之一分子液体的重要特征之一q 弹性效应的表现弹性效应的表现qWeissenberg eff
23、ect（韦森堡效应）（韦森堡效应）qDie swell（挤出胀大）（挤出胀大）qUnstable flow（不稳定流动）（不稳定流动）Mechanism of the elastic effect q 高分子熔体的流动是各链段运动的总结果高分子熔体的流动是各链段运动的总结果l在外力作用下，高分子链顺流动方向取向在外力作用下，高分子链顺流动方向取向l外力消失后，链要重新蜷曲起来，形变部分回复外力消失后，链要重新蜷曲起来，形变部分回复q 弹性形变的发展和回复都是松弛过程弹性形变的发展和回复都是松弛过程q 分子量大、外力作用时间短、温度高于熔点以上不多时，分子量大、外力作用时间短、温度高于熔点以上不
24、多时，弹性效应明显弹性效应明显Normal Stress Differences 法向应力差法向应力差Normal Stress 法向应力法向应力 11：流动方向流动方向 22：与层流平面垂直方向与层流平面垂直方向 33：与与1、2垂直的方向垂直的方向112233Newtonian fluid33221122111N33222N第一法向应力差第一法向应力差第二法向应力差第二法向应力差Polymer melt01N02N223311 0211N 0222NWHAT CAUSES NORMAL STRESSES?Weissenberg effect韦森堡效应，包轴现象韦森堡效应，包轴现象Newto
25、nian liquidPolymer fluidWhen a rotating rod is placed into a vessel containing a fluidq A polymer melt or a concentrated polymer solution moves toward the rod,climbing itq A Newtonian liquid would be forced toward the rim of the vessel by inertiaExplanationq轴在液体中旋转时，离轴越远的地方剪切轴在液体中旋转时，离轴越远的地方剪切速率越大，故
26、法向应力越大，相应地，高速率越大，故法向应力越大，相应地，高分子链的弹性回复力越大，从而使熔体沿分子链的弹性回复力越大，从而使熔体沿轴向上挤，形成包轴现象轴向上挤，形成包轴现象Weissenberg effect转轴表面线速度较高，靠近转轴表面的分子链被拉伸取向，并缠绕在轴上，经拉伸取向后的分子链段有自发恢复到卷曲构象的倾向，造成在封闭圆环上液体的拉力，这种拉力力图使圆环直径变小，因而产生了向心法向应力，使液体产生向心运动，直到与液体的惯性力（离心力）相平衡。液体的向心流动必然造成圆环中心的密度和压力增大的状况。压力的增大表现在各个方向上，其中也使与转轴线平行的方向上产生应力，称为轴向应力。由
27、于液体上部的压力较低，因此液体产生了沿轴上升的运动（与重力平衡）。爬杆效应的原因：Die swell(Barus effect)挤出胀大挤出胀大(Barus效应效应)Die swell phenomenaq When a viscoelastic fluid is extruded,it flows from the die and retracts.This results in swelling to a much greater diameter than that of the dieq 高分子熔体被强迫挤出口模时，挤出高分子熔体被强迫挤出口模时，挤出物尺寸大于口模尺寸，截面形状也发物
28、尺寸大于口模尺寸，截面形状也发生变化的现象生变化的现象0maxDDB 胀大比胀大比die影响高分子熔体弹性的因素，也影响挤影响高分子熔体弹性的因素，也影响挤出胀大行为出胀大行为挤出温度升高，或速度下降，或加入填料，导致熔体弹性形变减少，挤出胀大减轻 Explanation of Die swellq 从熵弹性角度考虑，无规线团状大分子从熵弹性角度考虑，无规线团状大分子链在口模入口区被强烈拉伸，构象熵减链在口模入口区被强烈拉伸，构象熵减少。构象变化在口模内部部分得到松弛，少。构象变化在口模内部部分得到松弛，仍有部分直到挤出口模后才回复仍有部分直到挤出口模后才回复 挤出后，分子链回复到新的无规线团
29、构挤出后，分子链回复到新的无规线团构象，使熵值升高而胀大象，使熵值升高而胀大q 熔体在口模中流动时，法向应力差所产熔体在口模中流动时，法向应力差所产生的弹性形变在出口模后也要回复生的弹性形变在出口模后也要回复13221q 模孔入口处流线收敛，在流动方向产生模孔入口处流线收敛，在流动方向产生速度梯度，因而高分子熔体在拉力下产速度梯度，因而高分子熔体在拉力下产生拉伸弹性形变生拉伸弹性形变 口模较短时，这部分形变来不及完全松口模较短时，这部分形变来不及完全松弛掉，出口模时发生弛掉，出口模时发生弹性弹性回复回复Unstable flow(Melt breakup)不稳定流动（熔体破裂）不稳定流动（熔体
30、破裂）Unstable flowq Phenomenaq 波浪波浪q 鲨鱼皮鲨鱼皮q 竹节竹节q 螺旋螺旋q 不规则破碎不规则破碎ABCq Explanationq 高弹湍流：高切变速率下，当高弹形变的储能超过克服粘滞阻力的高弹湍流：高切变速率下，当高弹形变的储能超过克服粘滞阻力的流动能量时产生的不稳定流动流动能量时产生的不稳定流动挤出速率(或剪切应力)临界值，熔体从口模挤出后易发生弹性湍流随挤出速率增大，可先后出现波浪形、鲨鱼皮形、竹节形、螺旋形畸变，最后导致完全无规则的熔体破裂 Unstable flow(Melt breakup)不稳定流动（熔体破裂）不稳定流动（熔体破裂）l 不稳定流动
31、是高分子液体弹性行为的表现不稳定流动是高分子液体弹性行为的表现l 熔体破裂现象，与熔体的非线性粘弹性、分子链在剪切流场中的取熔体破裂现象，与熔体的非线性粘弹性、分子链在剪切流场中的取向和解取向（构象变化及分子链松弛的滞后性）、缠结和解缠结、向和解取向（构象变化及分子链松弛的滞后性）、缠结和解缠结、外部工艺条件诸因素有关外部工艺条件诸因素有关l 从形变能的观点看，高分子液体的弹性贮能本领有限。当外力作用从形变能的观点看，高分子液体的弹性贮能本领有限。当外力作用速率很大，外界赋予液体的形变能远远超出液体可承受的极限，多速率很大，外界赋予液体的形变能远远超出液体可承受的极限，多余的能量将以其它形式表
32、现出来，其中产生新表面、消耗表面能是余的能量将以其它形式表现出来，其中产生新表面、消耗表面能是一种形式，即发生熔体破裂一种形式，即发生熔体破裂无管虹吸无管虹吸对牛顿型流体，当虹吸管提高到离开液面时，虹吸现象立即终止对牛顿型流体，当虹吸管提高到离开液面时，虹吸现象立即终止对高分子液体，当虹吸管升离液面后，杯中液体仍能源源不断地从虹吸对高分子液体，当虹吸管升离液面后，杯中液体仍能源源不断地从虹吸管流出，这种现象称无管虹吸效应管流出，这种现象称无管虹吸效应 该现象与高分子液体的弹性行为有关该现象与高分子液体的弹性行为有关液体的这种弹性使之容易产生拉伸流动，拉伸液流的自由表面相当稳定，因而具有良液体的
33、这种弹性使之容易产生拉伸流动，拉伸液流的自由表面相当稳定，因而具有良好的纺丝和成膜能力好的纺丝和成膜能力 剪切流动：速度梯度场垂直于流动方向剪切流动：速度梯度场垂直于流动方向拉伸流动：速度梯度场平行于流动方向拉伸流动：速度梯度场平行于流动方向q 纺丝时熔体离开喷丝孔后的牵伸纺丝时熔体离开喷丝孔后的牵伸q 吹塑成型时熔体吹塑成型时熔体离开离开口模后的流动口模后的流动q 其他有流线收敛或发散的流动其他有流线收敛或发散的流动Tensile flow 拉伸流动拉伸流动.Melt spinning纤维纺丝过程为一维的单轴拉伸纤维纺丝过程为一维的单轴拉伸薄膜吹塑过程属二维的双向拉伸薄膜吹塑过程属二维的双向
34、拉伸其它高分子材料加工过程，如压延、挤出、注塑，也其它高分子材料加工过程，如压延、挤出、注塑，也存在拉伸流动存在拉伸流动凡是弹性液体流经截面有显著变化的流道时，都有拉凡是弹性液体流经截面有显著变化的流道时，都有拉伸流动存在伸流动存在单轴拉伸单轴拉伸Tensile viscosity 拉伸粘度（特鲁顿粘度）拉伸粘度（特鲁顿粘度）Newtonian fluidTensile stressTensile viscosityTensile rate36双轴拉伸双轴拉伸Tensile viscosity of polymer melt 高分子熔体的拉伸粘度高分子熔体的拉伸粘度PSHDPE3456345l
35、ogloga(Pas)(Pa)763IIRPMMAPAABSPOMLDPEPPABCq 拉伸粘度与分子结构、拉伸粘度与分子结构、分子量、分子量分布、分子量、分子量分布、链缠结、取向等有关链缠结、取向等有关q 机理和规律机理和规律?低聚合度的低聚合度的线形聚合物线形聚合物高聚合度支化聚合物高聚合度支化聚合物高聚合度线形聚合物高聚合度线形聚合物Ball Viscometer落球粘度计落球粘度计lssvgr292tKls0abr,sv,lStocks equationEquation in use仪器常数仪器常数小球由小球由a落到落到b所需时间所需时间切应力切应力Capillary Viscomet
36、er毛细管粘度计毛细管粘度计FLdRpw22vRdpw32wwnn413测力头测力头十字头十字头活塞杆活塞杆料筒料筒熔体熔体毛细管毛细管表观切变速率表观切变速率实际切变速率实际切变速率表观粘度表观粘度wwa毛细管半径毛细管半径毛细管长度毛细管长度料筒直径料筒直径力力十字头十字头下降速率下降速率可以得到流动曲线和粘流活化能可以得到流动曲线和粘流活化能非牛顿指数Melt flow rate熔体流动速率熔体流动速率Melt Flow Rate（熔体流动速率（熔体流动速率,MFR）Melting Index（熔融指数（熔融指数,MI）高分子熔体在一定温度和负荷下，高分子熔体在一定温度和负荷下，单位时间
37、内从标准毛细管中流出的单位时间内从标准毛细管中流出的重量，重量，g/10min砝码砝码活塞杆活塞杆料筒料筒熔体熔体毛细管毛细管MBAMIloglog熔融指数与分子量的关系熔融指数与分子量的关系平行板式平行板式Rotational viscometer旋转粘度计旋转粘度计323RM锥板式锥板式圆筒式圆筒式 2RMbRM1233切应力切应力切变速率切变速率角速度角速度锥板夹角锥板夹角转矩转矩熔体粘度熔体粘度锥板半径锥板半径Mooney Index 门尼粘度门尼粘度Mooney Index（门尼粘度）（门尼粘度）在一定温度下（通常在一定温度下（通常100 C）和一定的转子速度下，）和一定的转子速度下
38、，测定未硫化的橡胶对转子转动的阻力测定未硫化的橡胶对转子转动的阻力10041MI预热3min转动4min100CComparison of the methods熔体粘度测定方法的比较熔体粘度测定方法的比较仪仪 器器切变速率范围切变速率范围（s1）粘度范围粘度范围（Pa s）落球粘度计落球粘度计重建速度q 第二牛顿区：解缠结后完全来不及重建103.42WWK MK M熔体黏度温度q极性大、刚性大的高分子一般温度敏感性高剪切速率 q柔性高分子一般剪切敏感性高分子量q 分子量分布qM较大的柔性分子，易解缠结和取向，粘-切依赖性大(断链，也导致粘度降低)qM，剪切变稀的临界速率，取向的分子链不易恢复
39、原形q分布，零切黏度(高分子量级分)，粘流温度(低分子量级分内增塑)临界速率，剪切变稀更显著枝化q短支链不显著影响黏度q本身不发生缠结的长支链，使分子间距，黏度q分子量Mc的长支链，使分子缠结，粘度补强填料 粘度，弹性增塑 粘度，非牛顿性减弱 0exp(/)TKERT103.42WWK MK M活化能与分子链结构有关，与分子量关系不大链段体积大，粘流活化能较高(MMc)Define the following termsDefine the following termsNewtonian fluidBingham fluidPseudoplastic fluidDilatant fluidW
40、eissenberg effectDie swellMelting indexApparent viscosityTensile viscosity习题习题 RTEA lnln1.1.聚合物熔体挤出口模后，为什么会发生挤出物胀大现象？聚合物熔体挤出口模后，为什么会发生挤出物胀大现象？2.2.氯化聚醚和聚碳酸酯在加工中为了改善其加工流动性，各应选用何种加工条件氯化聚醚和聚碳酸酯在加工中为了改善其加工流动性，各应选用何种加工条件更为有效，为什么？更为有效，为什么？3.3.为什么聚碳酸酯熔体粘度受剪切速率的影响较小，而聚甲醛熔体粘度受剪切速为什么聚碳酸酯熔体粘度受剪切速率的影响较小，而聚甲醛熔体粘度受剪切速率的影响较大？率的影响较大？4.4.已知增塑已知增塑PVCPVC的的Tg=338KTg=338K，T Tf=418K=418K，流动活化能，流动活化能E=8.31KJ/molE=8.31KJ/mol，433K433K时的粘度为时的粘度为5Pa.s5Pa.s，求此增塑，求此增塑PVCPVC在在338K338K和和473K473K时的粘度各为多大？时的粘度各为多大？ggTTTTCTTCg21log
