高分子物理第九章聚合物的粘性流動-展示頁
2025-01-17 13:41本頁面
【正文】 c m s P a s? ? ? ? ? ? ? ? ?泊(po ise )對于牛頓流體，粘度不隨剪切速率和剪切應(yīng)力的大小而改變。 ? 分子量的影響 ? 分子量越大，分子運(yùn)動時受到的內(nèi)摩擦阻力越大； ? 分子量越大，分子間的纏結(jié)越厲害，各個鏈段難以向同一方向運(yùn)動，因此，粘流溫度越高。 形變 溫度 M1 M2 M3 M4 M1 M2 M3 M4 聚合物流動性的表征 ? 在成型過程中，聚合物熔體在擠出機(jī)、注射機(jī)或噴絲板等的管道中的流動都屬于剪切流動（速度梯度的方向與流動方向垂直）因此，在大多情況下，可以用 剪切粘度 來表示聚合物熔體流動性的好壞。 ? 表觀粘度定義為流動曲線（ ηa~??）上某一點(diǎn)對應(yīng)的τ 與??比值， ηa= τ /??，它之所以不能真實(shí)反映高聚物粘度，是因?yàn)檎扯葢?yīng)該是對不可逆形變部分而言，而高聚物在流動過程中包含著不可逆的粘性流動和可逆的高彈形變，使得總形變加大，因而 ηa η 。 在一定的溫度下和規(guī)定負(fù)荷下 , 10min內(nèi)從規(guī)定直徑和長度的標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管內(nèi)流出的聚合物的熔體的質(zhì)量 , 用 MI表示 , 單位為 g/10min. 對于同種聚合物而言 , 熔融指數(shù)越大 , 聚合物熔體的流動性越好 . 但由于不同聚合物的測定時的標(biāo)準(zhǔn)條件不同 , 因此不具可比性 . 聚合物的熔融指數(shù) Melt index —— 簡稱 MI 熔融指數(shù) MI ( Melt I ndex) （熔體流動速率 MFR ，Melt F low Rate ） 常用于塑料工業(yè)，在標(biāo)準(zhǔn)的熔融指數(shù)儀中進(jìn)行，測定方法是首先將高聚物加熱到一定溫度（ PE 190℃、 PP 230 ℃），使之熔融，然后加一定載荷（ 2160克），使高聚物從 標(biāo)準(zhǔn)的毛細(xì)管中流出，測定單位時間（ 10 min ）所流出高聚物的克數(shù) g/1 0min ，表示方法為 2 F 2 B 表示密度范圍 1 . ρ 22 2 . = 3~0 .946 用途 F il m MFR =2 表示改性情況 門尼粘度（ Moone y V iscosit y ） 測定橡膠半成品或生膠的粘度大小的一種方法。 表示方法 ML 1+ 410050 ，表示橡膠在 100 ℃下預(yù)熱 1 min 轉(zhuǎn)動 4 m in 時測定粘度值為 50 。 第四位數(shù) 7 表示門尼粘度 ML 1 +4100=70 。 冪律區(qū) ：剪切速率升高到一定值 , 解纏結(jié)速度快 , 再纏結(jié)速度慢 , 流體表觀粘度隨剪切速率增加而減小 , 即剪切稀化 , 呈假塑性行為。 纏結(jié) 解纏結(jié) 影響聚合物熔體粘度的因素 加工條件 溫 度 剪切速率 剪切應(yīng)力 壓 力 結(jié)構(gòu)因素 分子量 分子量分布 支 化 (1) 加工條件的影響 Arrhenius Equation 阿累尼烏斯方程 /E R Ta Ae?? ???E? 粘流活化能 viscous flow energy When T Tg+100 高分子流動時的運(yùn)動單元 : 鏈段 (的協(xié)同運(yùn)動 ) ?E? 由鏈段的運(yùn)動能力決定 , 與分子鏈的柔順性有關(guān) , 而與分子量無關(guān) !! /E R Ta Ae?? ??柔性鏈 剛性鏈 ?E?小 ?E?大 粘度對溫度不敏感 對剪切速率敏感 粘度對溫度敏感 溫敏材料 切敏材料 ?a T PC PE POM PS 醋酸纖維 ?a ?PE PS PC 醋酸纖維 (2) 粘度的分子量依賴性 分子量 M大 , 分子鏈越長 , 鏈段數(shù)越多 , 要這么多的鏈段協(xié)同起來朝一個方向運(yùn)動相對來說要難些。 ? 1 ~ = K MM Mc M Mc ? 3 ~ 0w= K Mlog?a logM logMc (3) 粘度的分子量分布的依賴性 現(xiàn)有分子量相同而分子量分布不同的兩個試樣 低剪切速率時，高分子量部分為主要因素； 高剪切速率時，低分子量部分為主要因素。 影響熔體粘度的因素 高聚物流體流動中的彈性表現(xiàn) 高聚物流體是一種兼有粘性和彈性的液體 . 特別是當(dāng)分子量大 , 外力作用時間短或速度很快 , 溫度在熔點(diǎn)以上不多時 , 彈性效應(yīng)顯著 ( ? ) Weissenberg 韋森堡效應(yīng) (亦稱法向效應(yīng)或爬桿效應(yīng) ) Balus 巴拉斯效應(yīng)（亦稱擠出漲大） 不穩(wěn)定流動 一、法向應(yīng)力效應(yīng) ? 法向應(yīng)力效應(yīng) 是由韋森堡首先發(fā)現(xiàn)的，因此又稱之為韋森堡效應(yīng)，其現(xiàn)象如果用一軸在高分子熔體或溶液中快速攪拌，高分子熔體或溶液液面變化與小分子相反，熔體或溶液受到向心力作用，液面在轉(zhuǎn)軸處上升，在轉(zhuǎn)軸上形成較厚的包軸層，故也稱為包軸現(xiàn)象。把高分子熔體沿軸往上擠（當(dāng)然向下擠看不見）形成包軸層現(xiàn)象，其實(shí)質(zhì)是由于高聚物熔體具有彈性。對于牛頓流體，是各向同性，在剪切力作用而流動時，法向應(yīng)力差為零。 對于非牛頓流體則是各向異性 存在法向應(yīng)力 ， 第一法向應(yīng)力差
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