【正文】 斜率先逐漸變小而后又逐漸變大的曲線， 也不存在屈服應(yīng)力。即： 剪切變稀。 流動(dòng)曲線： 流動(dòng)曲線不是直線，而是一條斜率先迅速變大而后又逐漸變小的曲線，而且不存在屈服應(yīng)力。 賓哈流體因流動(dòng)而產(chǎn)生的形變完全不能恢復(fù)而作為永久變形保存下來，即這種流動(dòng)變形具有典型塑性形變的特征，故又常將賓哈流體稱為塑性流體。 當(dāng) τ τy時(shí)，材料完全不流動(dòng)； ?? ＝ 0， ηp＝ ? τ τy時(shí)，呈現(xiàn)流動(dòng)行為。 （ 1）賓哈流體 與牛頓流體相比，剪切應(yīng)力與剪切速率之間也呈線性關(guān)系。 二、非牛頓型流體 粘性系統(tǒng) 不同類型流體粘性流動(dòng)時(shí)的 τ隨 γ 變化的關(guān)系曲線，稱為流動(dòng)曲線或流變曲線。流體在矩形截面通道中流動(dòng)時(shí)，其流速在通道的高度和寬度兩個(gè)方向上均發(fā)生變化，是典型的 二維流動(dòng) 。例如，聚合物流體在等截面圓管內(nèi)作層狀流動(dòng)時(shí)其速度分布僅是圓管半徑的函數(shù)，是一種典型的一維流動(dòng)。 拉伸流動(dòng)和剪切流動(dòng) 質(zhì)點(diǎn)速度僅沿流動(dòng)方向發(fā)生變化，如圖 2— 2（ a）所示，稱為拉伸流動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)速度僅沿與流動(dòng)方向垂直的方向發(fā)生變化，如圖 2— 2(b)所示，稱為剪切流動(dòng)。在等溫流動(dòng)的情況下，流體與外界可以進(jìn)行熱量傳遞，但傳入和傳出的熱量應(yīng)保持相等。 對(duì)聚合物流體流變性的研究，一般都假定是在穩(wěn)態(tài)條件下進(jìn)行的。 反之，流體的流動(dòng)狀況隨時(shí)間面變化者就稱為非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。 聚合物流體在成型加工過程中，表現(xiàn)的流動(dòng)行為不遵從牛頓流動(dòng)定律，稱為非牛頓型流體，其流動(dòng)時(shí)剪切應(yīng)力和剪切速率的比值稱為表觀粘度 ηa。此時(shí)流體內(nèi)會(huì)出現(xiàn)擾動(dòng)。 ??圖 22 牛頓流體的流動(dòng)曲線 （ 2）湍流（又稱紊流） 如果流動(dòng)速度增大且超過臨界值時(shí)，則流動(dòng)轉(zhuǎn)為湍流。 層流與湍流 當(dāng)有剪切應(yīng)力 τ（ N/m2或 Pa）于定溫下施加到兩個(gè)相距為dr的流體平行層面并以相對(duì)速度 dυ運(yùn)動(dòng)，則剪切應(yīng)力與剪切速率 dυ/ dr（ s1）之間呈 直線關(guān)系 。 （ 1）層流流體流動(dòng)的特點(diǎn)： 液體主體的流動(dòng)是按照許多彼此平行的流層進(jìn)行的；同一流層之間的各點(diǎn)速度彼此相同；各層之間的速度不一定相等，各層之間無可見的擾動(dòng)。 根據(jù)流動(dòng)過程聚合物粘度與應(yīng)力或應(yīng)變速率的關(guān)系，可以將聚合物的流動(dòng)行為分為兩大類： （ ⅰ ）牛頓流體，其流動(dòng)行為稱為牛頓型流動(dòng)； （ ⅱ ）非牛頓流體，其流動(dòng)行為稱為非牛頓型流動(dòng)。實(shí)際應(yīng)變也是多種應(yīng)變的迭加。 加工中流體靜壓力對(duì)流體流動(dòng)性質(zhì)的影響相對(duì)來說不及前兩者顯著，但它對(duì)粘度有影響。 聚合物在加工過程中受到拉應(yīng)力作用引起的流動(dòng)稱為拉伸流動(dòng)。 合物加工時(shí)受到剪切力作用產(chǎn)生的流動(dòng)稱為剪切流動(dòng)。 隨受力方式的不同應(yīng)力通常有三種類型： 剪切應(yīng)力 ： τ 拉伸應(yīng)力 ： σ 流體靜壓力 ： P 材料受力后產(chǎn)生的形變和尺寸改變（即幾何形狀的改變）稱為應(yīng)變 γ。 形變能力與固態(tài)聚合物的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和柔性 (內(nèi)因 )及其所處的環(huán)境溫度 (外因 )有關(guān)：而應(yīng)變硬化作用則與聚合物的取向程度有關(guān)。 非晶或半結(jié)晶聚合物在受到壓延成拉伸時(shí)變形的能力稱為可延性，利用聚合物的可延性，通過壓延和拉伸工藝可生產(chǎn)片材、薄膜和纖維。紡絲過程中，由于拉伸定向以及隨著冷卻作用而使熔體粘度增大，都有利于拉絲熔體強(qiáng)度的提高，從面提高熔體紹流的穩(wěn)定性。 細(xì)流的穩(wěn)定性可用下式表示： 可以看出，聚合物具有可紡性，在于其熔體粘度較高(約 104Pa 可紡性主要取決于 聚合物材料的流變性 、 熔體粘度、拉伸比、噴絲孔尺寸和形狀、擠出絲條與冷卻介質(zhì)之間傳質(zhì)和傳熱速率、熔體的熱化學(xué)穩(wěn)定性等。 常規(guī)的紡絲方法有三種，即 熔體紡絲 、 濕法紡絲 和干法紡絲 。 壓力過高會(huì)引起溢料， 壓力過低則充模不足成型困難； 溫度過高會(huì)使制品收縮率增大，甚至引起聚合物的分解， 溫度過低則物料流動(dòng)困難，交聯(lián)反應(yīng)不足，制品性能變劣。 2022/5/27 8 聚合物的可模塑性通常用下圖所示的 螺旋流動(dòng)試驗(yàn)來判斷。 √ 螺旋流動(dòng)實(shí)驗(yàn)的意義在于幫助人們了解聚合物的流變性質(zhì)，確定壓力、溫度、模塑周期等最佳工藝條件，反映聚合物相對(duì)分子質(zhì)量和配方中各助劑的成分和用量以及模具結(jié)構(gòu)，尺寸對(duì)聚合物可模塑性的影響。聚合物熔體在注射壓力作用下，由阿基米德螺旋形槽的模具的中部進(jìn)入，經(jīng)流動(dòng)而逐漸冷卻硬化為螺旋線．以螺旋線的長(zhǎng)度來判斷聚合物流動(dòng)件的優(yōu)劣。 √ 可模塑性主要取決于 聚合物本身的屬性 (如流變性、熱性能、物理力學(xué)性能以及熱固性塑料的化學(xué)反應(yīng)性能等 )， 工藝因素 (溫度、壓力、成型周期等 )以及 模具的結(jié)構(gòu)尺寸 。 聚合物在溫度和壓力作用下發(fā)生形變并在模具型腔中模制成型的能力，稱為可模塑性。聚合物的可擠壓性不僅與其 分子結(jié)構(gòu) 、 相對(duì)分子質(zhì)量 和 組成 有關(guān)，而且與 溫度 、 壓力 等成型條件有關(guān)。在塑料成型過程中，常見的擠壓作用有物料在擠出機(jī)和注射機(jī)料筒中、壓延機(jī)輥筒間以及在模具中所受到的擠壓作用。 包括：流變、傳熱、結(jié)晶、定向、化學(xué)反應(yīng)等。第二章 塑料成型的理論基礎(chǔ) 概述 聚合物的流變行為 聚合物的加熱與冷卻 聚合物的結(jié)晶 成型過程中的定向作用 聚合物的降解 聚合物的交聯(lián) J J J J J J J 概述 塑料成型是將塑料 (聚合物及所需助劑 )轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)用材料或塑料制品的一門工程技術(shù)。 本章內(nèi)容：聚合物在成型加工過程中表現(xiàn)的一些共同的基本物理和化學(xué)行為。 可擠壓性是指聚合物通過擠壓作用形變時(shí)獲得一定形狀并保持這種形狀的能力。 衡量聚合物可擠壓性的物理量是熔體的 粘度 (剪切粘度和拉伸粘度 )。 評(píng)價(jià)聚合物擠壓性的方法，是測(cè)定聚合物的流動(dòng)度 (粘度的倒數(shù) )，通常簡(jiǎn)便實(shí)用的方法是測(cè)定聚合物的熔體流動(dòng)速率； 在給定溫度和給定剪切應(yīng)力 (定負(fù)荷 )下， 10min內(nèi)聚合物經(jīng)出料孔擠出的克數(shù)，以 [MFR]表示。 注射、擠出、模壓等成型方法對(duì)聚合物的可模塑性要求是：能充滿模具型腔獲得制品所需尺寸精度，有一定的密實(shí)度，滿足制品合格的使用性能等。 聚合物的可模塑性通常用下圖所示的 螺旋流動(dòng)試驗(yàn)來判斷。 聚合物的可模塑性 (即 L的長(zhǎng)度 )與加工條件 ΔP/ Δt 有關(guān)，也與聚合物的流變性、熱性能 ρΔH ／ λη 有關(guān)，還與螺槽的截面尺寸、形狀 (cd2)有關(guān)，螺旋線愈長(zhǎng)．聚合物的流動(dòng)性愈好。 為求得較好的可模塑性，要注意各影響因素之間的相互匹配和相互制約的關(guān)系；在提高可模塑性的同時(shí)，要兼顧到諸因素對(duì)制品使用性能的影響。聚合物熔體在注射壓力作用下，由阿基米德螺旋形槽的模具的中部進(jìn)入，經(jīng)流動(dòng)而逐漸冷卻硬化為螺旋線．以螺旋線的長(zhǎng)度來判斷聚合物流動(dòng)件的優(yōu)劣。 四條曲線所構(gòu)成的面積，才是模塑的最佳區(qū)域。 聚合物的可紡性是指材料經(jīng)成型加工為連續(xù)的固態(tài)纖維的能力。 當(dāng)熔體以速度 υ從噴絲板毛細(xì)孔流出后，形成穩(wěn)定細(xì)流。s)、表面張力較小 (約為 ／ m)所致。 在纖維工業(yè)中，還常用 拉伸比的最大值 表示材料的可紡性。 √聚合物的可延性取決于材料產(chǎn)生 塑性變形的能力 和 應(yīng)變硬化作用。 等速拉仲條件下測(cè)得的非晶態(tài)聚合物拉伸斷裂狀態(tài)圖． 聚合物的流變行為 概述 剪切粘度和非牛頓流動(dòng) 拉伸粘度 溫度和壓力對(duì)粘度的影響 彈性 流體在簡(jiǎn)單截面管道中的流動(dòng) 流動(dòng)的缺陷 概述 聚合物在成型加工過程中的形變是由于外力作用的結(jié)果，材料受力后內(nèi)部產(chǎn)生與外力相平衡的應(yīng)力。 √ 在上述三種應(yīng)力作用下的應(yīng)變相應(yīng)為簡(jiǎn)單的剪切、簡(jiǎn)單的拉伸和流體靜壓力的均勻壓縮。如：聚合物在擠出機(jī)、口模、注射機(jī)、噴嘴、流道等中的流動(dòng)。如：拉幅生產(chǎn)薄膜、吹塑薄膜等。 在實(shí)際加工過程中材料受力非常復(fù)雜，往往是三種簡(jiǎn)單應(yīng)力的組合。 加工過程中聚合物的流變性質(zhì)主要表現(xiàn)為粘度的變化，所以聚合物流體的粘度及其變化是聚合物加工過程最為重要的參數(shù)。 剪切粘度和非牛頓流動(dòng) 一、基本流動(dòng)類型 聚合物流體由于在成型條件下的流速、外部作用力形式、流道幾何形狀和熱量傳遞等情況的不同，可表現(xiàn)出不同的流動(dòng)類型 。 聚合物流體的粘度大，流速低， Re10，一般為層流。 牛頓流體的流動(dòng)曲線是通過原點(diǎn)的直線，該直線與 軸夾角 θ的正切值為牛頓粘度值。湍流時(shí)，液體各點(diǎn)速度的 大小和方向 都 隨時(shí)間而變化 。 雷諾數(shù)： Re4000 聚合物流體和聚合物分散體的流動(dòng) Re2300，因此為層流。 穩(wěn)態(tài)流動(dòng)和非穩(wěn)態(tài)流動(dòng) √ 穩(wěn)態(tài)流動(dòng) 是 指流體的流動(dòng)狀況不隨時(shí)間而變化的流動(dòng)，其主要特征是引起流動(dòng)的力與流體的粘性阻力相平衡，即流體的溫度、壓力、流動(dòng)速度、速度分布和剪切應(yīng)變等都不隨時(shí)間而變化。 聚合物熔體是一粘彈性流體，在彈性形變達(dá)到平衡之前，總形變速率由大到小變化，呈非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)；而在彈性變形達(dá)到平衡后，就只有粘性形變隨時(shí)間延長(zhǎng)而均衡地發(fā)展，流動(dòng)即進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。 等溫流動(dòng)和非等溫流動(dòng)