《高分子材料共混原理》课程教学资源（PPT课件）第七章 聚合物共混体系的流变性能及其它性能

第七章聚合物共混体系的流变性能 及其它性能

1 第七章 聚合物共混体系的流变性能 及其它性能

聚合物共混物熔体的流变特性概述 ■研究共混物熔体的流变特性对共混物的成型加工 及产品性能的改进都有十分重要的意义。 ■聚合物熔体的流变性能主要有两个特征。其一， 聚合物熔体为非牛顿液体；其二，聚合物熔体流 动时有明显的弹性效应。 ■聚合物共混物熔体的流变特性和一般聚合物熔体 的情况相似，也是假塑性非牛顿流体，具有明显 的弹性效应

2 聚合物共混物熔体的流变特性概述 ◼ 研究共混物熔体的流变特性对共混物的成型加工 及产品性能的改进都有十分重要的意义。 ◼聚合物熔体的流变性能主要有两个特征。其一， 聚合物熔体为非牛顿液体；其二，聚合物熔体流 动时有明显的弹性效应。 ◼聚合物共混物熔体的流变特性和一般聚合物熔体 的情况相似，也是假塑性非牛顿流体，具有明显 的弹性效应

7.1影响多相体系熔体粘度的因素 由于聚合物共混物的多相结构、各相之间的相互 作用、相互影响，所以流变性能有其自身的特点。 组分配比 ÷剪切应力及剪切速率 冬温度 ·体系形态结构 多手 界面相互作用

3 7.1 影响多相体系熔体粘度的因素 ❖ 组分配比 ❖ 剪切应力及剪切速率 ❖ 温度 ❖ 体系形态结构 ❖ 界面相互作用 由于聚合物共混物的多相结构、各相之间的相互 作用、相互影响，所以流变性能有其自身的特点

7.2聚合物共混物熔体的形态 ■两种不相容的聚合物熔体在剪切作用下混合时会产 生两种类型的分散状态。 ■一种是形成两相交错的互锁状结构；另一种是， 一种聚合物作为分散相而分散在另一种聚合物所构成 的连续相之中

4 7.2 聚合物共混物熔体的形态 ◼ 两种不相容的聚合物熔体在剪切作用下混合时会产 生两种类型的分散状态。 ◼ 一种是形成两相交错的互锁状结构；另一种是， 一种聚合物作为分散相而分散在另一种聚合物所构成 的连续相之中

(1)珠状一纤维状分散(2) 带状分散 聚乙烯为连续相 PE/PS(10/90)共混物熔 PE/PS(30/70)共混物 体在流动中呈带状的分层结 熔体流动中的分散状态(1) 构图（分散状态，平行于流动 垂直于流动方向的截面(2) 方向。黑色者为P) 平行于流动方向的截面

5 PE／PS(10／90)共混物熔 体在流动中呈带状的分层结 构图(分散状态，平行于流动 方向。黑色者为PE) PE／PS（30／70）共混物 熔体流动中的分散状态 (1) 垂直于流动方向的截面 (2) 平行于流动方向的截面 (1) 珠状－纤维状分散 (2) 带状分散 聚乙烯为连续相

■对于不同组成的高密度聚乙 烯(HDPE)和聚苯乙烯共混物 的分散状态，当HDPE/PS= 25/75,温度为200°℃及 220C时，PS是珠状分散相， HDPE为连续相；温度为 240°C时，PS成为连续相 HDPE/PS(75/25)共混 物挤出试样截面的显微照片

6 HDPE／PS(75／25)共混 物挤出试样截面的显微照片 ◼对于不同组成的高密度聚乙 烯(HDPE)和聚苯乙烯共混物 的分散状态，当HDPE／PS＝ 25／75，温度为200℃及 220℃时，PS是珠状分散相， HDPE为连续相；温度为 240℃时，PS成为连续相

■当HDPE/PS=50/50时，在上述三种温 度下，PS皆为分散相。 ■当HDPE/PS=75/25时，在上述三种温 度下皆形成交错的互锁状结构

7 ◼当HDPE／PS＝50／50时，在上述三种温 度下，PS皆为分散相。 ◼当HDPE／PS＝75／25时，在上述三种温 度下皆形成交错的互锁状结构

7.3聚合物共混物熔体的粘度 共混物粘度介于两组份粘度之间 ·聚合物共混物的熔体粘度可根据混合法则以及 前述的模型体系作近似估算。对非均相的共混 物熔体的粘度可按下式求出其上限值和下限值：

8 7.3 聚合物共混物熔体的粘度 ❖ 聚合物共混物的熔体粘度可根据混合法则以及 前述的模型体系作近似估算。对非均相的共混 物熔体的粘度可按下式求出其上限值和下限值： 共混物粘度介于两组份粘度之间

上限值：7=门2十- 1一+ 12 1?一71 2 nz 下限值： 西2 1产1十 十 12一时 2 式中中，及中：一分别为组分1及2的体积分数： 1r72- 分别为组分1及2的精度，2>7； 共混物的粘度

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Heitmiller公式： 1= + 印 1 门z 式中 1,1.: 分别为共混物，组分1及2的俯体粘度； W及W2一- 分别为组分1及2的重量分数 1 Lin公式： W 7 12 式中B 修正因子。 F=1- 管壁处剪切应力。 Z=x1.2√/WW2 及X=rZ/R 两组分界面闻相互作用系数

10 Heitmiller公式: Lin公式: