第二章-塑料材料特性-資料下載頁
2025-08-05 10:44本頁面
【正文】 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 影響 聚合物剪切粘度的因素 剪切粘度是高分子材料流變性質(zhì)中最重要的材料函數(shù)之一。影響高分子材料剪切粘度的因素有：實(shí)驗(yàn)條件和生產(chǎn)工藝條件（溫度 T、 壓力 p、剪切速率 γ或剪切應(yīng)力 σ等）；物料結(jié)構(gòu)及成分（配方成分）；大分子結(jié)構(gòu)參數(shù)（平均分子量 、分子量分布、長鏈支化度等）。 粘度分為動力粘度和運(yùn)動粘度，運(yùn)動粘度等于動力粘度除以密度。 水在 25攝氏度時(shí)的粘度為 ，大多數(shù)聚合物的粘度在 10010000之間。 1．溫度 T的影響 聚合物的粘度隨溫度升高而降低。 溫度越接近玻璃化溫度，溫度的變化對粘度的影響越大。 結(jié)晶型高分子材料粘度對溫度的依賴性明顯低于無定型高分子材料。 粘度曲線的兩大特點(diǎn)： （ 1）溫度升高，物料粘度下降；（ 2）不同溫度下的 粘度曲線形狀相似，只是位置因溫度不同而相對位移。 在溫度遠(yuǎn)高于玻璃化溫度 Tg和熔點(diǎn) Tm時(shí)，高分子熔體與溫度的關(guān)系可用 Arrhenius(阿侖尼烏斯）方程很好地 描述： ? ? TREeKT?? ?0 溫度上升 ， 分子無規(guī)則熱運(yùn)動加劇，分子間距增大，自由體積增多，因而使鏈段更易于活動。 Eη反映了材料流動的難易程度，更重要的是反映了材料粘度變化的溫度敏感性。 Eη還表征粘度對溫度的依賴性。 Eη越大，粘度對溫度的依賴性越強(qiáng)，溫度升高，其粘度下降得越多。 聚合物性質(zhì)不同，粘流活化能也不同。極性較大、分子鏈剛性較大的聚合物，粘流活化能較大。 高分子材料按粘流活化能 Eη的大小可以分成三大類：橡膠類材料粘流活化能很低，纖維素材料粘流活化能高，塑料類材料居中。 粘流活化能還與一些結(jié)構(gòu)參數(shù)、溫度、填充 — 補(bǔ)強(qiáng)劑等有關(guān)。 對溫度的敏感性 當(dāng)溫度升高時(shí)，不同聚合物的粘度下降幅度是不同的，下降幅度大，說明對溫度敏感。 塑料一般比橡膠對溫度敏感，可通過調(diào)節(jié)溫度來調(diào)節(jié)塑料熔體的粘度 —— 流動性。 不同的塑料對溫度的敏感性是不同的，故要通過升溫來降低粘度以利于成型，不是對所有塑料都有明顯的效果。 直線斜率越大， 粘流活化能越大，對溫度越敏感，溫度升高，熔體粘度下降的幅度越大。 粘度 Pas 溫度1000/T 1 2 3 4 5 高分子材料粘度的溫度敏感性與材料的加工行為有關(guān)。由于粘度的溫敏性大，加工時(shí)必須嚴(yán)格控制溫度，否則將影響產(chǎn)品質(zhì)量。 當(dāng)實(shí)驗(yàn)溫度接近和低于物料粘流溫度時(shí)，材料的粘 — 溫關(guān)系不再符合 Arrhenius方程，而用WLF方程描述比較恰當(dāng)。 WLF方程為： ? ?? ?? ?ggTg TTTTTT??????lglg ???2．剪切速率和剪切應(yīng)力的影響 剪切速率和剪切應(yīng)力對高分子液體剪切粘度的影響主要表現(xiàn)為 “ 剪切變稀 ” 效應(yīng)。這種“ 剪切變稀 ” 效應(yīng)對高分子材料加工具有重要的實(shí)際意義。 假塑性流體的粘度隨剪切速率升高而下降。原因是：聚合物分子鏈在流場中的取向，使流動阻力減少。 表觀粘度與切應(yīng)力的關(guān)系： σw增大， ηa下降。 ηa /Pas σw/ Pa 1 2 3 4 5 6 分子鏈柔性較好的，對切應(yīng)力敏感性較大；而分子鏈柔性較差的，敏感性就較差。 分子量越大，分子間力越大，粘度就大，可塑性小，流動性就差。 可通過塑煉或添加一些低分子物質(zhì)（如增塑劑等），降低其分子量，提高可塑性和流動性。 但分子量降低后，必然影響材料的強(qiáng)度和彈性，因此需綜合考慮。 塑料工業(yè)中常用熔融指數(shù)或流動長度表征塑料的流動性，熔融指數(shù)大表示流動性好，相對分子量小。 3．分子結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響 支化結(jié)構(gòu)的影響 高分子材料分子鏈結(jié)構(gòu)為直鏈型或支化型時(shí)對流動性影響很大，這種影響來自支鏈的形態(tài)、多寡和長度。 長鏈支化結(jié)構(gòu)引起聚合物熔體粘度降低的原因有：支化結(jié)構(gòu)材料的松弛時(shí)間相對較短；支化結(jié)構(gòu)使分子鏈發(fā)生纏結(jié)的幾率和分子間相互作用減少。 4．壓力的影響 壓力對高分子液體流動性的主要影響是：壓力增高，材料流動性下降，粘度上升。 在高壓下，高分子材料內(nèi)部的自由體積減小，分子鏈活動性降低，使玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高。壓力對物料流動性的影響也可以通過 WLF方程來描述。 聚合物在高壓下體積收縮厲害，分子間作用力增大，粘度增大，使材料變硬，因而不能加工成型或使生產(chǎn)率下降。 粘度與壓力的關(guān)系如下： ? ?00PPbPP e??? ??故壓力 P↑， ηP ↑ 對于聚合物流動來說，壓力的增加，相當(dāng)于溫度的降低。聚合物結(jié)構(gòu)不同，對壓力的敏感性也不同。 當(dāng)壓力小于 100MPa時(shí)，高分子材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 Tg隨壓力升高呈線性增長，變化規(guī)律為： ? ? ? ? pbarpTpT gg ???? ?1 一般來說，環(huán)境壓力對無定型高分子材料流動性的影響要強(qiáng)于對結(jié)晶型高分子材料的影響。
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