聚合物加工课件流变行为;优选聚合物加工课件流变行为;3.1聚合物流变学基础;3.1.2流变学的研究内容;3.1.3聚合物流变学的五大数学模型;1变形小,且可逆;
2变形及回复无时间依赖性;
3形变能完全回复
4无能量损失(能弹性)
5应力与应变呈线性关系.;判断题;二、线性粘性流动(牛顿流体);变形的时间依赖性:;流动形变不可回复,能量散失为热;;三、非线性弹性(橡胶弹性);;四、非线性粘性(非牛顿流体);五、线性粘弹性;如果形变的时间尺度比聚合物熔体的松弛时间小很多,则形变主要反映弹性,因为此时粘性流动产生的形变还很小。
聚合物的分子量大,分布宽时,熔体的弹性表现显著;
分子量大熔体粘度大,松弛时间长,弹性形变松弛得慢;
分子量分布宽,松弛时间分布也宽,熔体的弹性表现显著.;前四种模式表示高聚物在一定条件下表现出的性状:线性弹性适于温度<玻璃化温度的聚合物和高度交联的聚合物;非线性弹性适于温度>玻璃化温度时部分交联的聚合物;前者指应力与应变的关系是瞬间发生的,以后不随时间而变化;后者则在达到平衡应变后,不再随时间变化.;3.2聚合物熔体的流变行为;简单剪切(shearing)
材料受到与截面平行、大小相等、方向相反,但不在一条直线上的两个外力作用,使材料发生偏斜。其偏斜角的正切值定义为剪切应变(?)。;均匀压缩(pressurizing)
材料受到均匀压力压缩时发生的体积形变称压缩应变(?V)。;牛顿流体:剪切流动时,内部只有剪切力,无拉伸压缩应力(正应力);
粘弹性高分子流体:剪切流动时,内部既有剪切力,又有正应力;3.2.2流动类型;Re=D;稳定流动和不稳定流动;压力流动、收敛流动和拖曳流动;1.抑制性收敛流动(管子变小引起的);2.非抑制性收敛流动(拉伸流动);收敛流动或拉伸流动中,聚合物液体会产生很大的拉伸应变,它表现为柔性分子链流动中逐渐伸展和取向。伸展与取向的程度与液体中的速度梯度和流动的收敛角有关。;拖曳流动:液体流动的管道或口模的一部分能以一定的速度和规律进行运动(相对于静止部分),则聚合物??随管道和口模的运动部分产生拖曳流动,它是一种剪切流动,压力降及流速分布受运动部分的影响。;一维流动、二维流动和三维流动;压力流动:只受剪切作用,粘度高,稳定流动,是一维流动;;拉伸流动和剪切流动;速度梯度;拉伸粘度;图高分子拉伸粘度对拉伸应力关系的三种类型,
以及和切变粘度对切应力关系的比较;拉伸粘度与拉伸应变速率的关系:
从结构变化分析:拉伸流动中会发生链解缠作用,使拉伸粘度降低,但同时链发生伸展并沿流动方向取向,分子间相互作用增加,流动阻力增加,伸展粘度变大.拉伸粘度取决于这两个因素哪一个占优势.;牛顿流体和非牛顿流体;流动曲线;非牛顿流体;非牛顿流体;描述流动曲线的经验方程—幂律定律;流动曲线;假塑性流体:
粘度随着剪切速率的增加而变小,切力变稀(流动性变好)—:例如大多数的聚合物熔体.;膨胀性流体:随着剪切速率的增加,粘度变大,切力变稠,例如:分散体系,聚合物悬浮体系,胶乳等.;宾汉流体(塑性体):
剪切应力小于一定值?y,流体不动,当???y时,才产生牛顿流动,例如:牙膏,涂料和泥浆.;时间依赖性流体:;震凝流体:
维持恒定的温度和切变速率,粘度随着时间的增加而增大的流体.饱和聚酯等;3.2.3绝大多数聚合物的流动行为遵从普适流动曲线;第一牛顿区,低剪切力和低剪切速率,聚合物大分子由于缠结和分子间的范德华力而形成的拟网状结构虽然遭破坏,但来得及重建,即大分子结构不变,故粘度为一定值,以η0表示,称为零切粘度;;非牛顿区(剪切稀化区),由于剪切力和剪切速率增加,使被破坏的大分子的拟网状结构来不及重建,由于结构变化,所以粘度不再为定值,随剪切力和剪切速率变化而变化,称为表观粘度ηα,此时除大分子中心移动外,还有弹性变形,这种ηα随剪切力和剪切速率增大而变小的现象称为剪切变稀。;第二牛顿区,随剪切力和剪切速率增大,聚合物中的拟网状结构破坏和高弹形变已达极限,不再对粘度产生影响,粘度达最低值,称为无穷切粘度。;流动曲线对聚合物加工的特殊意义;不同加工方法及同种加工方法的不同设备中不同;3.2.4热塑性和热固性聚合物的流变行为的比较;时间:在加热初期,分子热运动能力增加,流动性增加-产生凝胶、交联度增加-流动性下降;;1、什么叫理想粘性、理想弹性、粘弹性?