第五章高分子流體流動的影響因素

1、整理ppt第五章第五章 高分子流體流動的影響因素高分子流體流動的影響因素整理ppt剛性鏈:兩者,下降不明顯柔性鏈:兩者,下降明顯.loglog假塑性流體非牛頓指數(shù)., 1,)(nnnK剪切應(yīng)力和剪切速率：剪切應(yīng)力和剪切速率： 和和 升高，升高，黏度黏度下降下降5.1 剪切應(yīng)力剪切應(yīng)力/速率對黏度的影響速率對黏度的影響柔性鏈容易通過鏈段運(yùn)動取向或柔性鏈容易通過鏈段運(yùn)動取向或者鏈的解纏結(jié)者鏈的解纏結(jié), , 使擬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)密使擬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)密度下降度下降, ,流動單元減小流動單元減小, ,流動阻力流動阻力下降明顯下降明顯. .對剛性鏈鏈段長對剛性鏈鏈段長, ,而在而在黏度黏度大的熔體中要使整個分子取大的熔

2、體中要使整個分子取向困難向困難, ,內(nèi)摩擦阻力大內(nèi)摩擦阻力大, ,流動過程流動過程中取向作用小中取向作用小, ,隨著剪切速率增加隨著剪切速率增加, ,粘度變化小粘度變化小. .實(shí)際意義實(shí)際意義: :對于剛性鏈不能盲目的通過增加對于剛性鏈不能盲目的通過增加柱塞壓力與螺桿轉(zhuǎn)速來增加流動柱塞壓力與螺桿轉(zhuǎn)速來增加流動性，而是提高料筒的溫度性，而是提高料筒的溫度對于柔性鏈不能通過提高溫度對于柔性鏈不能通過提高溫度, ,應(yīng)應(yīng)是提高柱塞壓力與螺桿轉(zhuǎn)速增加是提高柱塞壓力與螺桿轉(zhuǎn)速增加聚合物的流動性聚合物的流動性. .整理ppt1聚丙烯酸酯聚丙烯酸酯（200）；）；2高密度聚乙烯高密度聚乙烯（190 ）；）；3

3、聚酰胺聚酰胺6（260 ）；）；4醋酸纖維素（醋酸纖維素（190 ）；）；5聚苯乙烯聚苯乙烯（204 ）；）；整理ppt意義：意義： 黏度對剪切速率敏感的高聚物，提高黏度對剪切速率敏感的高聚物，提高剪切速率可使其粘度下降。使聚合物熔剪切速率可使其粘度下降。使聚合物熔體容易通過澆口順利充滿模具型腔，并體容易通過澆口順利充滿模具型腔，并使大型注塑機(jī)能耗降低。使大型注塑機(jī)能耗降低。但對但對 敏感性大的高聚物的成型，敏感性大的高聚物的成型， 稍微的稍微的 波動都會影響其制品的質(zhì)量。波動都會影響其制品的質(zhì)量。 整理ppt成型加工中應(yīng)如何選擇剪切速成型加工中應(yīng)如何選擇剪切速率的范圍？率的范圍？整理ppt

4、當(dāng)當(dāng)剪切速率剪切速率一定時，一定時， 粘度粘度取決于：取決于：自由體積自由體積Vf以及以及大分子鏈間的纏大分子鏈間的纏結(jié)。結(jié)。u自由體積是是大分子鏈段進(jìn)行擴(kuò)散運(yùn)動的場所自由體積是是大分子鏈段進(jìn)行擴(kuò)散運(yùn)動的場所。凡會引起自由體積增加的因素都能活躍大分子的凡會引起自由體積增加的因素都能活躍大分子的運(yùn)動，并導(dǎo)致聚合物熔體粘度的降低。運(yùn)動，并導(dǎo)致聚合物熔體粘度的降低。u大分子之間的纏結(jié)大分子之間的纏結(jié)使得分子鏈的運(yùn)動變得非常困使得分子鏈的運(yùn)動變得非常困難，難，增大。增大。整理ppt分子量分布常用重均分子量與數(shù)均分子量的比值來表示：分子量分布常用重均分子量與數(shù)均分子量的比值來表示： nWMMMWB/高分

5、子材料的分子量分布及平均分子量高分子材料的分子量分布及平均分子量5.2 分子量對黏度的影響分子量對黏度的影響整理ppt5.2 分子量對黏度的影響分子量對黏度的影響分子量越大,完成大分子的質(zhì)心移動所需要的協(xié)同運(yùn)動單元的數(shù)目就越多,內(nèi)摩擦阻力就越大.LDPE分子量增加不到三倍,則它的黏度增加了四到五個數(shù)量級大多數(shù)聚合物熔體的剪切黏度對分子量具有相同的依賴性，都各自有一個臨界分子量Mc,當(dāng)小于Mc時,黏度與分子量成正比,當(dāng)大于時,則黏度隨著分子量急劇增大.K1K2同溫度和分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。)()(c4 . 320c10MMMKMMMKwwww當(dāng)?shù)头肿恿?分子間可能有纏結(jié),但是解纏結(jié)進(jìn)行的很快,未形成有效

6、的擬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu).當(dāng)大于臨界分子量時分子鏈長而互相纏結(jié),流動單元變大,流動阻力增大,因此黏度急劇增加.注射成型用的分子量較低,擠出成型用的分子量較高,吹塑成型用的分子量介于兩者之間整理ppt12 1 1分子量分布寬分子量分布寬2 2分布窄分布窄分子量分布：分子量相同時，分子量分布窄分子量分布：分子量相同時，分子量分布窄粘度變化小粘度變化小5.2 分子量對黏度的影響分子量對黏度的影響分布窄的長鏈比率小,在剪切速率低時, 寬的纏結(jié)結(jié)構(gòu)多,擬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)密度大,所以粘度高.在高剪切速率時,寬的增加剪切速率破壞的擬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多,解纏繞多,擬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)密度大大降低,流動單元減小,阻力減小,所以剪切變稀明顯.紡絲和塑

7、料的注射和擠出加工中剪切速率比較高，分子量分布的寬窄對于熔體粘度的剪切速率依賴性影響較大，MI并不能很好的反映高剪切速率下的粘度，MI相近，但在高剪切速率下分子量分布窄的粘度比分子量分布寬的粘度高。橡膠加工中要求分子量分布寬，低分子量的相當(dāng)于增塑劑，對高分子量的部分起著增塑的作用，與其它添加劑混煉捏合時，比較容易吃料，流動性較好，可減少動力消耗提高產(chǎn)品的外表光潔度，而高分子量則保證產(chǎn)品物理力學(xué)性能。整理ppt幾種支化高分子的形式幾種支化高分子的形式 5.3 分子形狀對黏度的影響分子形狀對黏度的影響整理ppt分子鏈支化：短支鏈?zhǔn)拐扯认陆担L支鏈?zhǔn)拐扯壬仙?.3 分子形狀對黏度的影響分子形狀對黏度

8、的影響短支鏈體系粘度比線形結(jié)構(gòu)略低，不能產(chǎn)生纏結(jié)，并使分子間距離增加,分子間作用力減小使粘度下降。長支鏈?zhǔn)狗肿娱g易纏結(jié)，粘度增大，如當(dāng)支鏈的分子量大于臨界分子量的24倍，則粘度升為線性的100倍以上。長支鏈在高頻下容易發(fā)生解纏結(jié)，并產(chǎn)生滑移，所以頻率依賴性很強(qiáng)。長短上述比較是在重均分子量相同，分布也近似的條件下 典型短支鏈-HDPE，LLDPE，長支鏈-LDPE整理ppt壓力：壓力壓力升高，黏度增加5.4 壓力對黏度的影響壓力對黏度的影響高壓下，高分子材料內(nèi)部的自由體積減小，分子鏈活動性降低，從而使玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高（50C時偏差很大，實(shí)際上溫度作用時時偏差很大，實(shí)際上溫度作用時間也會影響間也

9、會影響，如降解使，如降解使減小。減小。)()(loglog21gggTTTCTTC)()(loglog21ssSTTTCTTC整理ppt整理ppt碳酸鈣：碳酸鈣：碳酸鈣屬無機(jī)惰性填料，降低成本、增強(qiáng)。碳酸鈣屬無機(jī)惰性填料，降低成本、增強(qiáng)。u影響：影響：一是一是增多體系內(nèi)部的微空隙，使材料內(nèi)部應(yīng)力增多體系內(nèi)部的微空隙，使材料內(nèi)部應(yīng)力集中點(diǎn)增加，導(dǎo)致破壞過程加速；集中點(diǎn)增加，導(dǎo)致破壞過程加速；二是二是使體系黏度增使體系黏度增大，彈性下降，加工困難，設(shè)備磨損加快。大，彈性下降，加工困難，設(shè)備磨損加快。u碳酸鈣粒子本身也有堆砌結(jié)構(gòu)，在持續(xù)剪外力作用下，碳酸鈣粒子本身也有堆砌結(jié)構(gòu)，在持續(xù)剪外力作用下，結(jié)

10、構(gòu)有由解體到再重建，混亂到再有序，不平衡到平結(jié)構(gòu)有由解體到再重建，混亂到再有序，不平衡到平衡的漸變過程，表現(xiàn)出觸變性質(zhì)。衡的漸變過程，表現(xiàn)出觸變性質(zhì)。填充量越高，體系填充量越高，體系黏度越大，但黏流活化能幾乎不變，高填充體系有時黏度越大，但黏流活化能幾乎不變，高填充體系有時還表現(xiàn)出屈服應(yīng)力。還表現(xiàn)出屈服應(yīng)力。5.6 5.6 添加劑添加劑整理ppt5.6 5.6 添加劑添加劑 炭黑炭黑是橡膠工業(yè)中大量使用的增強(qiáng)（補(bǔ)強(qiáng)）材料。是橡膠工業(yè)中大量使用的增強(qiáng)（補(bǔ)強(qiáng)）材料。橡膠制品添加炭黑后，拉伸強(qiáng)度能夠提高幾倍到橡膠制品添加炭黑后，拉伸強(qiáng)度能夠提高幾倍到幾十倍。幾十倍。 炭黑增大黏度的原因炭黑增大黏度的

11、原因：炭黑粒子為活性填料，其：炭黑粒子為活性填料，其表面可同時吸附幾條大分子鏈，形成類纏結(jié)點(diǎn)表面可同時吸附幾條大分子鏈，形成類纏結(jié)點(diǎn)。這些纏結(jié)點(diǎn)阻礙大分子鏈運(yùn)動和滑移，使體系黏這些纏結(jié)點(diǎn)阻礙大分子鏈運(yùn)動和滑移，使體系黏度上升。炭黑用量越多，粒徑越細(xì)，結(jié)構(gòu)性越高，度上升。炭黑用量越多，粒徑越細(xì)，結(jié)構(gòu)性越高，類纏結(jié)點(diǎn)密度越大，黏度也越大。類纏結(jié)點(diǎn)密度越大，黏度也越大。整理ppt5.6 5.6 添加劑添加劑軟化增塑材料：軟化增塑材料：主要用于黏度大、熔點(diǎn)高、難加工的高填充主要用于黏度大、熔點(diǎn)高、難加工的高填充高分子體系，以期降低熔體黏度，降低熔點(diǎn)，改善流動性。高分子體系，以期降低熔體黏度，降低熔點(diǎn)，

12、改善流動性。軟化增塑材料的作用軟化增塑材料的作用則是減弱物料內(nèi)大分子鏈間的相互牽制，則是減弱物料內(nèi)大分子鏈間的相互牽制，使體系黏度下降，非牛頓性減弱，流動性得以改善。盡管使體系黏度下降，非牛頓性減弱，流動性得以改善。盡管人們對這些體系的流變性十分感興趣且做了大量研究，但人們對這些體系的流變性十分感興趣且做了大量研究，但由于體系組分復(fù)雜，相互制約因素多，流動機(jī)理復(fù)雜，許由于體系組分復(fù)雜，相互制約因素多，流動機(jī)理復(fù)雜，許多問題尚待深入研究。多問題尚待深入研究。整理pptThe variation of storage modulus of the ASA composites with 40 % of fillers as a function of CB loadings 整理ppt The variation of viscosity of the ASA composites with 40 % of fillers as a function of CB loadings整理ppt100101102104105106 Viscosity (mPa.S)Freq