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。原因為分子“解纏” 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中最重要的材料函數之一。影響高分子材料剪切粘度的因素有：實驗條件和生產工藝條件（溫度 T、 壓力 p、剪切速率 γ或剪切應力 σ等）；物料結構及成分（配方成分）；大分子結構參數（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動粘度，運動粘度等于動力粘度除以密度。 水在 25攝氏度時的粘度為 ，大多數聚合物的粘度在 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： （ 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。 在溫度遠高于玻璃化溫度 Tg和熔點 Tm時，高分子熔體與溫度的關系可用 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，溫度升高，其粘度下降得越多。 聚合物性質不同，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構參數、溫度、填充 — 補強劑等有關。 對溫度的敏感性 當溫度升高時，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，可通過調節(jié)溫度來調節(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。由于粘度的溫敏性大，加工時必須嚴格控制溫度，否則將影響產品質量。 當實驗溫度接近和低于物料粘流溫度時，材料的粘 — 溫關系不再符合 Arrhenius方程，而用WLF方程描述比較恰當。 WLF方程為： ? ?? ?? ?ggTg TTTTTT??????lglg ???2．剪切速率和剪切應力的影響 剪切速率和剪切應力對高分子液體剪切粘度的影響主要表現為 “ 剪切變稀 ” 效應。這種“ 剪切變稀 ” 效應對高分子材料加工具有重要的實際意義。 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。 表觀粘度與切應力的關系： 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（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，必然影響材料的強度和彈性，因此需綜合考慮。 塑料工業(yè)中常用熔融指數或流動長度表征塑料的流動性，熔融指數大表示流動性好，相對分子量小。 3．分子結構參數的影響 支化結構的影響 高分子材料分子鏈結構為直鏈型或支化型時對流動性影響很大，這種影響來自支鏈的形態(tài)、多寡和長度。 長鏈支化結構引起聚合物熔體粘度降低的原因有：支化結構材料的松弛時間相對較短；支化結構使分子鏈發(fā)生纏結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，高分子材料內部的自由體積減小，分子鏈活動性降低，使玻璃化轉變溫度升高。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率下降。 粘度與壓力的關系如下： ? ?00PPbPP e??? ??故壓力 P↑， ηP ↑ 對于聚合物流動來說，壓力的增加，相當于溫度的降低。聚合物結構不同，對壓力的敏感性也不同。 當壓力小于 100MPa時，高分子材料玻璃化轉變溫度 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于對結晶型高分子材料的影響。
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