《高分子物理》课程教学资源（PPT课件）第九章 聚合物的流变性

第九章聚合物的流变性

第九章聚合物的流变性第九章聚合物的流变性

9.1牛顿流体和非牛顿流体9.1.1牛顿流体牛顿流动定律：T=n7牛顿流体：符合牛顿流动定律的流体如：水、甘油y甘油2.0+du1.5P1.0水0.50200400-800600i/s-1图9一2典型牛顿流体的流动曲线图9一1切应力和切变速度的定义

9.1 牛顿流体和非牛顿流体 9.1.1 牛顿流体 牛顿流动定律：τ = η 牛顿流体：符合牛顿流动定律的流体 如：水、甘油 图9－1 切应力和切变速度的定义 图9－2 典型牛顿流体的流动曲线  

9.1牛顿流体和非牛顿流体9.1.2非牛顿流体的流体，非牛顿流体：不满足=n都为非牛顿流体iB5DpBNspBDiBNN图9-3各种类型流体的T、m对的依赖性N一牛顿流体，D一切粒增稠流体：S一切力变稀流体iB一理想的宾汉体；pB一假塑性宾汉体

9.1 牛顿流体和非牛顿流体 9.1.2 非牛顿流体 非牛顿流体：不满足τ = η 的流体，都为非牛顿流体 图9－3 各种类型流体的τ、η对γ的依赖性 N—牛顿流体， D—切粒增稠流体；S—切力变稀流体 iB—理想的宾汉体；pB—假塑性宾汉体  

9.1牛顿流体和非牛顿流体9.1.2非牛顿流体(1）宾哈流体，也称塑性流体即超过屈服应力以后才流动且产生牛顿流动的流体宾汉方程：-0=n胀塑性流体（切力增稠(2）随增加，显著增加，增大流体的需要很大的，这样的流体称为胀塑性流体（胀流性流体

（1）宾哈流体，也称塑性流体 即超过屈服应力σy以后才流动， 且产生牛顿流动的流体 宾汉方程：σ-σy = η 9.1.2 非牛顿流体 （2）胀塑性流体 （切力增稠） 随 增加，σ显著增加，增大流体的 需要很大的 σ，这样的流体称为胀塑性流体（胀流性流体） 9.1 牛顿流体和非牛顿流体      

9.1.2非牛顿流体(3)假塑性流体（切力变稀流动曲线通过原点，随的增加，6增加的速率有所降低，将曲线上的一点做切线，交于纵轴上都有一个虚拟的y，将这样的流体称为假塑性流体如：几乎所有的高分子熔体的浓溶液幂律定律：牛顿流体非牛顿指数n=1假塑性流体n1n-表观粘度：n非牛顿流体n。=k不反应流体不可逆的难易程度，只大致比较流动性好坏零切粘度：no = lim na = limy->0y-0

幂律定律： 非牛顿指数 n = 1 牛顿流体 n 1 胀塑性流体 表观粘度： 非牛顿流体ηa =k n-1   不反应流体不可逆的难易程度，只大致比较流动性好坏 零切粘度： （3）假塑性流体 （切力变稀） 流动曲线通过原点，随 的增加，σ增加的速率有 所降低，将曲线上的一点做切线，交于纵轴上都有一个 虚拟的σy ，将这样的流体称为假塑性流体 如：几乎所有的高分子熔体的浓溶液 9.1.2 非牛顿流体 a     →  →  = =    lim lim         0  0 0 lim lim → → = a = 101.6 ( ) 8.86( ) log ( ) ( ) log 0 0 T T T T a T T T g + − − − = =           0 =

9.1.2非牛顿流体与时间有关的流体(4) 触变性流体(5) 流凝性流体维持恒定的所需的随t的维持恒定的所需的增长而减少随的增长而减少如：涂料（摇溶性如：一定下的饱和聚酯胶冻油漆（摇凝性）停止剪切重新受剪切力触变体1流凝体与时间无关流凝体的流体触变体t图9一6触变体和流凝体的滞回流动曲线图9一5流体表观粘度与时间的关系

9.1.2 非牛顿流体 与时间有关的流体: (4) 触变性流体 维持恒定的 所需的σ随t的 增长而减少 如：涂料（摇溶性） 胶冻 油漆 (5) 流凝性流体： 维持恒定的 所需的σ 随t的增长而减少 如：一定下的饱和聚酯 （摇凝性） 图9－5 流体表观粘度与时间的关系 图9－6 触变体和流凝体的滞回流动曲线    

9.1.3聚合物的粘性流动由幂律定律导出：lgt=lgk+nlg n：斜率流动曲线可分为三个区域：第一牛顿区：n：0时的粘度no当时，n<1第二第一牛顿区5牛顿区缠结程度最大，粘度高假塑区E率二1假塑性区：熔体成型区00Rn=6 / as当汁时，n。切力变稀Igi在作用下，发生构象变化，角解缠，随面1图9-7聚合物熔体和溶液的朴实流动曲线

9.1.3 聚合物的粘性流动 由幂律定律导出：lgτ = lgk+nlg n：斜率 流动曲线可分为三个区域： 第一牛顿区：ηo： →0时的粘度 当 ↑时，n<1 缠结程度最大，粘度高 假塑性区：熔体成型区 ηa =б/ 当 ↑时，ηa↓ 切力变稀 在σ作用下，发生构象变化，解缠，ηa 随 ↑而↓ 图9－7 聚合物熔体和溶液 的朴实流动曲线            

9.1.3聚合物的粘性流动第二牛顿区：N = limlim n100V+0强剪切，缠结全部破坏，粘度达最低值熔融指数(MI)：塑料工业恒定T、P，单位时间熔体从毛细管中的流出量门尼粘度：橡胶工业恒定T、「，未硫化胶对转子转动的阻力MI1003+4

9.1.3 聚合物的粘性流动 第二牛顿区： 强剪切，缠结全部破坏，粘度达最低值 熔融指数(MI)：塑料工业 恒定T、P，单位时间熔体从毛 细管中的流出量 门尼粘度：橡胶工业 恒定T、r，未硫化胶对转子转动的 阻力 MI100 3+4  a  lim →    lim →  a  lim → a     →  →  = =    lim lim

9.2聚合物熔体的切粘度9.2.1测定方法落球粘度计9..2.1.1一个半径为r，密度为ps的小球，在密度为p1的液体中以恒定速率√下落，可用斯托克斯方程求出液体介质的粘度，记作斯托克斯粘度ns:,-p)gP式中仪器常数K小球由a到b所需的时间零切粘度no该法只能测定低切变速率下的粘度，故可视为零切粘度；不能用落球粘度计来研究聚合物粘度的切变速率依赖性，但可配合其他方法来测定聚合物在低切变速率下的粘度

9.2 聚合物熔体的切粘度 9.2.1 测定方法 9.2.1.1 落球粘度计 一个半径为r ，密度为ρs 的小球，在密度为ρ1 的液体中以 恒定速率ν下落，可用斯托克斯方程求出液体介质的粘度，记作 斯托克斯粘度ηs: g r s s ( ) 9 2 1 2     = − g r s s ( ) 9 2 1 2     = − 式中 K——仪器常数 t——小球由a到b所需的时间 η0————零切粘度 该法只能测定低切变速率下的粘度，故可视为零切粘度； 不能用落球粘度计来研究聚合物粘度的切变速率依赖性，但可 配合其他方法来测定聚合物在低切变速率下的粘度

9.2聚合物熔体的切粘度9.2.1.2毛细管粘度计优点：结构简单、可以在较宽的范围调节切变速率和温度，得到十分接近于加工条件的流变学物理量常用的切变速率范围：101~106s-1切应力范围：104~106N/m2

9.2 聚合物熔体的切粘度 9.2.1.2 毛细管粘度计 优点：结构简单、可以在较宽的范围调节切变速率和温度，得 到十分接近于加工条件的流变学物理量 常用的切变速率范围：10 1~10 6s-1 切应力范围：10 4~10 6N/m2