流變學(xué)第六章ppt課件-展示頁
2025-01-24 00:16本頁面
【正文】 率是否線性外，還應(yīng)看 N N2是否為零，即牛頓流體必須滿足兩個(gè)條件： ① ?＝常數(shù)，或 S＝ ? ??② N1( )=N2( )=0，或 ?1＝ ?2＝ 0 ?? ?? 有關(guān)法向應(yīng)力差的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較少。 （ 2）法向應(yīng)力效應(yīng)： 高聚物熔體的流動(dòng)在受剪切力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生法向應(yīng)力差，從而呈現(xiàn)一些彈性現(xiàn)象 ?簡(jiǎn)單剪切流動(dòng)中，對(duì)牛頓流體，法向應(yīng)力都是相等的： Pttt zzyyxx ?????非牛頓流體，法向應(yīng)力不同。 彈性變形在外力除去后的松弛快慢，由松弛時(shí)間所決定（這將在第七章介紹），如果實(shí)際變形時(shí)間比高聚物的松弛時(shí)間大很多，則熔體的形變主要是粘性流動(dòng)，因?yàn)閺椥宰冃卧诖藭r(shí)間內(nèi)幾乎都已經(jīng)松弛了。當(dāng)應(yīng)力 ?y后，流體才發(fā)生流動(dòng)，顯示出假塑性 粘度的時(shí)間依賴性 ?觸變（搖溶）流體： 恒定剪切速率下粘度隨時(shí)間增加而降低的液體 ?反觸變（流凝）流體： 恒定剪切速率下粘度隨時(shí)間增加而增加的液體 研究熔體彈性，一般從應(yīng)力的回復(fù)和法向應(yīng)力入手 （ 1）應(yīng)力的回復(fù) 高聚物熔體受剪切應(yīng)力或拉伸應(yīng)力作用 ， 不但有消耗能量的流動(dòng) ， 同時(shí)也儲(chǔ)存能量 。典型的膨脹性流體是 PVC糊，其中增塑劑的加入量較少，剛剛足夠潤(rùn)滑所有固體表面，填充固體粒子之間的牢隙。這種剪切稀化現(xiàn)象是由于流體中的粒子發(fā)生定向、伸展、變形或分散等使流動(dòng)阻力減少而造成的。 下面的幾種特殊的流動(dòng)行為都可以用聚合物的分子結(jié)構(gòu)，即分子鏈的定向及纏繞來解釋 牛頓流體的粘度在一定溫度下是常數(shù)，與剪切速率無關(guān)，聚合物溶液和熔體的粘度則有很強(qiáng)的剪切速率依賴性。這就產(chǎn)生了 其粘度的剪切速率依賴性 。聚合物為長(zhǎng)鏈分子，又互相發(fā)生纏繞。第六章 非線性粘性（非牛頓流體） 聚合物熔體流動(dòng)特性 聚合物熔體的流動(dòng)不是線性粘性流動(dòng)，即它們是非牛頓流體。其流動(dòng)特性是與聚合物的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)的。在不受應(yīng)力時(shí)，分子鏈通常以無規(guī)線團(tuán)的形式存在，而在受應(yīng)力發(fā)生流動(dòng)時(shí)，分子鏈?zhǔn)軕?yīng)力的作用發(fā)生定向，同時(shí)纏繞逐步解體。由于有纏繞的存在，聚合物熔體流動(dòng)時(shí)還有 彈性的表現(xiàn) 。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，存在兩種相反的剪切速率依賴性 非牛頓流體的流動(dòng)特性 重點(diǎn) ?假塑性的曲線 ：粘度隨剪切速率的增大而下降，這種性質(zhì)稱為假塑性（ Pseudoplastic），或剪切稀化（ Shearthinning）。剪切稀化現(xiàn)象是可逆的，即當(dāng)剪切速率下降或消失時(shí)流體的粘度就立即或僅有短時(shí)間的滯后即恢復(fù)至原來的粘度 ?膨脹性的曲線 ：粘度隨剪切速率的增大而上升，這種性質(zhì)稱為膨脹性（ Dilatancy），也稱為剪切稠化（ Shear thickening）。當(dāng)剪切速率增加時(shí)，增塑劑來不及與固體粒子一起流動(dòng)，不能完全填充固體粒子間的空隙，造成體系的粘度上升 ?塑性的曲線： 顯示出一個(gè)屈服應(yīng)力 ?y，當(dāng)應(yīng)力小于 ?y時(shí)，流體不流動(dòng)，只發(fā)生切應(yīng)變 ?， 應(yīng)力 ＝ 0。 一旦作用應(yīng)力或邊界約束去除 ， 此儲(chǔ)存的彈性能會(huì)產(chǎn)生可回復(fù)的形變 。反之，如果實(shí)際的形變時(shí)間 t比熔體的松弛時(shí)間小得多，則以彈性變形為主。兩個(gè)法向應(yīng)力差： 211 )( ?? ?? ???? yyxx ttN222 )( ?? ?? ???? zzyy ttNN N2——第一、第二法向應(yīng)力差 ? ?2——第一、第二法向應(yīng)力差系數(shù) 下標(biāo) x：流動(dòng)方向 下標(biāo) y：速度梯應(yīng)方向（流速改變的方向） 下標(biāo) z：中性方向 可以解釋某些非牛頓流體特殊的流動(dòng)特性，例如爬桿效應(yīng)、擠出膨脹等 法向應(yīng)力效應(yīng)是非牛頓流體的特性。在低剪切區(qū)， N1( )S，在高剪切區(qū)，N1( )可能會(huì)高于 S。也稱巴勒斯效應(yīng)（ Barus Effect）。大體有三種定性的解釋： ① 聚合物熔體流動(dòng)期間處于高剪切場(chǎng)內(nèi) ， 大分子在流動(dòng)方向取向 ， 而在口模處發(fā)生解取向 ， 引起離模膨脹 ， 即為 取向效應(yīng) 所引起的 。 ③ 由于粘彈性流體的剪切變形 ， 在垂直剪切方向上存在正應(yīng)力作用 ，引發(fā)離模膨脹 ， 即稱為 正應(yīng)力效應(yīng) 。非牛頓流體的 S與 之間不存在線性關(guān)系 ,而呈曲線關(guān)系 ???????? ? 00 lim/)( ??? ??? ddS?? ?ddSd /???? ?? /)(Sa ?非牛頓流體的粘度以及確定 ?d、 ?a 、 ?0 ?零切速率粘度或稱 零切粘度 ?0 ?微分粘度或稱真實(shí)粘度 ?d ?表觀粘度 ?a 假塑性流體的聚合物熔體和溶液，這三種粘度的關(guān)系是： ?0?a ?d 膨脹性流體的聚合物熔體和溶液，這三種粘度的關(guān)系是： ?d?a ?0 在低剪切速率時(shí)，非牛頓流體可以表現(xiàn)出牛頓性 WeissenbergRabinowitch校正 （韋森堡－雷比諾維茨） 在圓管的層流中，對(duì)牛頓流體，有： lPrtrS rz 2/)()( ??????? lPrrS 2/)(/)( ?????QlPR8)(4 ?? ??那么，管壁上的剪切速率，即為最大剪切速率 34RQ
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