《流变学基础及应用》ppt课件-文库吧

【正文】

着分子量急剧增大 .K1K2同温度和分子结构有关。 )()(c20c10MMMKMMMKwwww当低分子量 ,分子间可能有缠结 ,但是解缠结进行的很快 ,未形成有效的拟网状结构 .当大于临界分子量时分子链长而互相缠结 ,流动单元变大 ,流动阻力增大 ,因此粘度急剧增加 .注射成型用的分子量较低 ,挤出成型用的分子量较高 ,吹塑成型用的分子量介于两者之间 1 2  ŕ 1－分子量分布宽 2－分布窄 分子量分布：分子量相同时，分子量分布窄粘度变化小 流变学基础 高分子链的化学结构对粘度的影响 分布窄的长链比率小 ,在剪切速率低时 , 宽的缠结结构多 ,拟网状结构密度大 ,所以粘度高 .在高剪切速率时 ,宽的增加剪切速率破坏的拟网状结构多 ,解缠绕多 ,拟网状结构密度大大降低 ,流动单元减小 ,阻力减小 ,所以剪切变稀明显 . 纺丝和塑料的注射和挤出加工中剪切速率比较高，分子量分布的宽窄对于熔体粘度的剪切速率依赖性影响较大， 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宽的粘度高。 橡胶加工中要求分子量分布宽，低分子量的相当于增塑剂，对高分子量的部分起着增塑的作用，与其它添加剂混炼捏合时，比较容易吃料，流动性较好，可减少动力消耗提高产品的外表光洁度，而高分子量则保证产品物理力学性能。 分子链支化： 短支链使粘度下降，长支链使粘度上升 流变学基础 高分子链的化学结构对粘度的影响 短支链体系粘度比线形结构略低，不能产生缠结，并使分子间距离增加 ,分子间作用力减小使粘度下降。长支链使分子间易缠结，粘度增大，如当支链的分子量大于临界分子量的 2～ 4倍，则粘度升为线性的 100倍以上。长支链在高频下容易发生解缠结，并产生滑移，所以频率依赖性很强。 B 1 L 上述比较是在重均分子量相同，分布也近似的条件下 典型短支链 HDPE， LLDPE，长支链 LDPE 流变仪 旋转流变仪 毛细管流变仪 无论是旋转流变仪测得的低剪切粘度还是毛细管流变仪测得的高剪切粘度都是 “ 真实粘度 ” ，或者说 “ 绝对粘度 ” 。 小角度的振荡，可以提供如熔融黏度、分子质量、重均分子量分布和聚合物松弛等。储能（弹性）模量及损耗（粘性）模量与振荡频率的关系图。 毛细管流变仪由一个加热桶和一个活塞组成，活塞向熔体施加应力，使之以一定的剪切速率通过标准口模。口模形状可以更改（长径比），以测量材料在不同条件下的流变性能。 旋转及振荡流变仪 （ rotational and oscillatory rheometers） 圆筒状转子（ Cylinder） not remended for pastes (air bubbles) 锥板转子（ ConePlate） with dispersions only useful for particles under 5m 平行板（ Parallelplates） useful for gels and pastes 流变仪 Shear stress [ ]PamNAF2 Shear rate 剪切应力 单位面积所受的作用力 剪切速率 Strain 应变 单位长度的伸长 [ ] 1 s s 1 sm m h v                   d dt 单位时间的应变，也称为 “ 剪切梯度 ” 、 “ 速度梯度 ” 、 “ 应变率 ” 、 “ 变形率 ” ） h v   constant m m  ] [ 流变仪 旋转流变仪原理 L rPr 2 34rQr  QPLrrr  83PoiseuilleHagen定律 P 2R 流变仪  使用毛细管流变仪得到的高剪切粘度与使用动态旋转式流 变仪得到的低剪切粘度同样具有可比性，因为它们所测的都是“真实的”或绝对粘度。但扭矩式流变仪则不同，它只是通过测量扭矩间接得到相对粘度。 毛细管流变仪原理 毛细管流变仪阶段性稳态剪切速率 测量的参数 : • 变形（应变） • 速率 /频率 • 温度 • 时间 获得的参数 • 模量 • 粘度 • 弹性 • 阻尼性能 流变仪    *( t ) Time  (t) 分割为弹性与完全变形行为 固体 (完全弹性 )行为 流体 (完全变形 )行为 粘弹体行为 Time  (t)  *( t ) Time  (t)  “ ( t )  ‘ ( t )  *( t ) Time  (t) d 稳态：一定时间内变形是固定值（毛细管流变仪） 动态：变形遵循正弦函数（旋转流变仪） Complex Modulus Stora ge Modulus Loss Modulus Complex Viscosit y Loss Tang ent G00 G39。 G d39。c os G G dsin  G ta n d GG39。 储能模量 ,与变形同步的组元；表征材料存储变形能量的能力，材料的弹性本质－象固体的成分，储能模量表征的是材料变形后回弹的指标。 损耗模量 ,与变形异步的组元；表征材料耗散变形能量的能力，材料的粘性本质－象液体的成分，损耗模量表征的是材料耗散变形能量的能力，通常是以热能的方式表现。 损耗因子， 与尺寸无关，表征的是材料的阻尼特性，也称损耗角，损耗因子越大，耗散能量的能力越强，越象液体。 流变仪 DMA Osc. / Rot. rheometer High pressure capillary rheometer Viscosities: low viscous to solidlike Quantities: Shear viscosity, yield, viscoelastic properties, relaxation etc. 旋转流变仪 : 结构 /低频率剪切 毛细管流变仪 : 流动过程 highpressure log /s1 101 103 Levelling 104 101 Extrusion, Injection Moulding 100 102 Mixing 103 106 Roll Coating, Spraying Nondestructive Oscillarory shear . Viscosities: (low), middle to highviscous Quantities: Shear and extensional viscosity, wall slip relaxation, PVT, Flow instabilities 在聚合物工业中，无论旋转流变仪还是毛细管流变仪，其作用都是： 模仿聚合物加工过程中的流动和变形行为！ 流变仪 1 . E + 0 01 . E + 0 21 . E + 0 41 . E + 0 61 . E + 0 81 . E 0 5 1 . E 0 3 1 . E 0 1 1 . E + 0 1 1 . E + 0 3 1 . E + 0 5S h e a r r a t e ( s1)Viscosity (Pa.s)Relaxation Coating Free surface Mixing Extrusion Injection moulding Log  PowerLaw Processing Range 103 s1 101 s1 旋转流变仪 毛细管流变仪 聚合物加工过程对应的剪切速率 流变仪 Process Shear Rate (1/s) Sedimentation(沉淀 ) 0,001 to 0,01 surface levelling（流平） 0,01 to 0,1 Sagging（垂挂） 0,01 to 1 dip coating（浸涂） 1 to 100 pipe flow, pumping, filling into containers（管流，抽水） 1 to 10 000 coating, painting, brushing（涂覆，涂漆） 100 to 10 000 Spraying（喷涂） 1 000 to 10 000 (highspeed) coating, blade coating（高速涂覆） 100