第二章-塑料材料特性(參考版)
2025-08-08 10:44本頁面
【正文】 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。 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。壓力對物料流動性的影響也可以通過 WLF方程來描述。 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。 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。 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。 分子量越大，分子間力越大，粘度就大，可塑性小，流動性就差。 ηa /Pa原因是：聚合物分子鏈在流場中的取向，使流動阻力減少。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。 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)。s 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)。 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。 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。 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)。極性較大、分子鏈剛性較大的聚合物，粘流活化能較大。 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。 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。 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。 溫度越接近玻璃化溫度，溫度的變化對粘度的影響越大。 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。 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。 表觀粘度 ?????a ηa是根據(jù)聚合物直觀的流動情況測得的粘度值，用流動曲線 上某一點(diǎn)的 σ 與 γ 的比值，來表示在某一 γ 值時(shí)的粘度， 表觀粘度比聚合物的真實(shí)粘度小 。 極限粘度 η∞——在高切變速率（ γ≥106S1） 下的粘度。 零切粘度（最大粘度） η0——γ趨于零時(shí)的粘度。 Ⅲ .脹塑性流體 (C線 ) 流動曲線彎向切應(yīng)力坐標(biāo)軸 。 Ⅱ .假塑性流體 (B線 ) 流動曲線彎向切變速率坐標(biāo)軸 。 3 2 1 n＞ 1 n=1 n＜ 1 粘性流體可分為 賓漢流體 假塑性流體 脹塑性流體 A B C D 流動曲線 ??s?y?Ⅰ .賓漢流體 (D線 ) 流動曲線為直線，但不通過原點(diǎn)。 （ 3）脹流性流體 主要流動特征是：剪切速率很低時(shí)，流動行為基本上同牛頓流體；剪切速率超過某一個(gè)臨界值后，剪切速率越大，粘度越大，呈“剪切變稠”效應(yīng)。加入軟化劑、增塑劑則使n值上升。所有影響材料 非線性性質(zhì)的因素也必對 n值有影響。 通常 剪切速率越大，材料的 非牛頓性越顯著， n值越小， n值可以作為材料非線性強(qiáng)弱的量度。 n偏離 1的程度越大，表明材料的假塑性（非牛頓性）越強(qiáng)； n與 1之差，反映了材料非線性性質(zhì)的強(qiáng)弱。 Ostwald－ de Wale冪律方程 通常，許多高分子溶液在加工過程的剪切速率范圍內(nèi)，剪切應(yīng)力與剪切速率滿足以下經(jīng)驗(yàn)公式： nK ?? ???1/ ???? na K ???? ??或 切應(yīng)力 與切變速率 的某次方成正比： ???式中 K和 n為材料參數(shù)。 σ γ 0 流動曲線彎向切變速率坐標(biāo)軸 。 主要流動特征是存在屈服應(yīng)力 σy ，只有當(dāng)外界施加的應(yīng)力超過屈服應(yīng)力 σy ，物體才能流動。 ??? ???s牛頓粘度： ???? tgs ???上式稱為牛頓流動規(guī)律 3．非牛頓型流動 不遵循牛頓粘度定律的流動。 ????2．牛頓型流動 牛頓型流體的粘度在一定溫度下為常數(shù)，它與流體的性質(zhì)有關(guān)，其流動曲線是一條通過原點(diǎn)的直線。 一、流動的類型 1．分類的方法 分類方法有 按雷諾準(zhǔn)數(shù)的大小分 按作用的方式分 按流動曲線的特點(diǎn)分 五、塑料的流變性能 （ 1）按雷諾準(zhǔn)數(shù)分 層流（穩(wěn)流） Re＜ 2300 湍流（紊流） Re＞ 2300 剪切流動： 產(chǎn)生 橫向 速度 梯度場的流動 （ 2）按作用方式分 拉伸流動： 產(chǎn)生 縱向 速度
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