21聚合物流體的流變性-文庫吧
2025-02-10 16:43 本頁面
【正文】 對(duì)成型影響最大的是 剪切應(yīng)力 ,因?yàn)槌尚蜁r(shí)液態(tài)聚合物在設(shè)備或模具中流動(dòng)的壓力降、所需功率以及制品質(zhì)量等都要受到它的制約。 其次是拉伸應(yīng)力 ，經(jīng)常與剪切應(yīng)力同時(shí)出現(xiàn)，如用吹塑法或拉幅法生產(chǎn)薄膜，熔體在變截面導(dǎo)管中的流動(dòng)以及單絲的生產(chǎn)等。 成型時(shí) 液體靜壓力 影響相對(duì)較小，可忽略不計(jì)，但對(duì)粘度有影響。 3/20/2023 例如： 聚合物在簡(jiǎn)單的管和槽中的流動(dòng) ， 由于壓力的作用引起的流動(dòng) ， 屬于簡(jiǎn)單的一維壓力流動(dòng) ， 在流動(dòng)中只受到剪切力的作用 。 聚合物加工時(shí)受到剪切力作用產(chǎn)生的流動(dòng)稱為 剪切流動(dòng) 。 為研究方便，可將層流流體視為一層層彼此相鄰的液體在剪切應(yīng)力 τ作用下的相對(duì)滑移。 3/20/2023 3/20/2023 在一定溫度下，施加于相距 dr的液層上的剪切應(yīng)力（單位為 N/m2） ,與層流間的剪切速率 dυ/dr（又稱速度梯度，單位為 s1）成正比，其表達(dá)式： ???? ???drdv式中 η 比例常數(shù)，稱為粘度， Pas 層流可以用牛頓流體流動(dòng)定律來描述： 3/20/2023 加工過程中聚合物流變行為可用粘度 η表征 粘度：液層單位表面上所加的剪切力與液層間的 速度梯度（剪切速率）的比值， 粘度是液體自身所固有的性質(zhì) ，它的大小表征液體 抵抗外力引起流動(dòng)變形的能力。 3/20/2023 對(duì)于小分子流體該粘度為常數(shù)，稱為牛頓粘度。 而對(duì)于聚合物流體，由于大分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和纏結(jié)，剪切力和剪切速率不成比例，流體的剪切粘度不是常數(shù)，依賴于剪切作用。 具有這種行為的流體稱為非牛頓流體，非牛頓流體的粘度定義為非牛頓粘度或表觀粘度。 3/20/2023 根據(jù)應(yīng)變時(shí)有無彈性和 應(yīng)變對(duì)時(shí)間有無依賴關(guān)系，非牛頓液體分為： 非 牛 頓 液 體 粘彈性液體 有時(shí)間依賴性液體 （賓哈液體、假塑性液體和膨脹性液體） 震凝性液體（ t↑→η↑ ） 觸變性液體（ t↑→η↓ ） 粘性液體 非牛頓液體類型 3/20/2023 描述非牛頓流體流動(dòng)的關(guān)系式采用冪律定律 式中的 n為非牛頓指數(shù)， 當(dāng) n=1時(shí)流體具有牛頓行為； 當(dāng) n=1，當(dāng)剪切應(yīng)力低于屈服應(yīng)力時(shí)流體靜止并有一定剛度，但當(dāng)剪切應(yīng)力超過時(shí)流體就流動(dòng)，這種流體稱為賓漢塑性流體 。 當(dāng) n＜ 1時(shí)，表觀粘度隨剪切速率的增大而減小，這種流體稱為假塑性流體或切力變稀流體，大部分聚合物流體都屬于這種； 當(dāng) n＞ 1，表觀粘度隨剪切速率的增大而增大，這種流體稱為膨脹性流體或切力增稠流體。 K:粘度系數(shù) N:非牛頓指數(shù) 3/20/2023 流體的流動(dòng)曲線類型 3/20/2023 流動(dòng)類型 流動(dòng)規(guī)律 符合的流體 備注 牛頓流體 (η為常數(shù) ) PC和 PVDC接近 低分子多為此類 賓漢流體 (τy 和 η為常數(shù) ) 牙膏、油漆、凝膠糊、良溶劑的濃溶液 在剪切力增大到一定值后才能流動(dòng) 假塑性流體 n1 大多數(shù)聚合物熔體、溶液、糊 剪切增加，粘度下降。原因?yàn)榉肿印敖饫p” 膨脹性流體 n1 高固體含量的糊 剪切增加，粘度升高 3/20/2023 切力變稀流體的流動(dòng)曲線 觀察曲線 通過曲線看到：粘度對(duì)剪切速率的依賴關(guān)系 3/20/2023 假塑性流體的粘度隨剪切應(yīng)力或剪切速率的增加而下降的原因與流體分子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 造成粘度下降的原因在于其中大分子彼此之間的纏結(jié)。 當(dāng)纏結(jié)的大分子承受應(yīng)力時(shí)，其纏結(jié)點(diǎn)就會(huì)被解開，同時(shí)還沿著流動(dòng)的方向規(guī)則排列，因此就降低了粘度。 纏結(jié)點(diǎn)被解開和大分子規(guī)則排列的程度是隨應(yīng)力的增加而加大的。 對(duì)聚合物熔體來說 切力變稀原因（假塑性流體） 3/20/2023 當(dāng)它承受應(yīng)力時(shí)，原來由溶劑化作用而被封閉在粒子或大分子盤繞空穴內(nèi)的小分子就會(huì)被擠出，這樣，粒子或盤繞大分子的有效直徑即隨應(yīng)力的增加而相應(yīng)地縮小，從而使流體粘度下降。 因?yàn)檎扯却笮∨c粒子或大分子的平均大小成正比，但不一定是線性關(guān)系。 對(duì)聚合物溶液來說 3/20/2023 當(dāng)懸浮液處于靜態(tài)時(shí)，體系中由固體粒子構(gòu)成的空隙最小，其中
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