2聚合物的流变性质一、本章基本内容：1、聚合物的流变行为的流动规律2、流动影响因素3、流动中的弹性行为二、学习目的与要求：1、掌握聚合物流体流变行为的类型和特点。2、掌握影响流动的因素。3、了解聚合物的弹性行为和不稳定流动。三、本章重点、难点：重点：1、假塑性流体的流动规律2、影响流动因素难点：1、流动规律的理解2、弹性行为引起的各种现象课时：6
2 聚合物的流变性质 一、本章基本内容： 1、聚合物的流变行为的流动规律 2、流动影响因素 3、流动中的弹性行为 二、学习目的与要求: 1、掌握聚合物流体流变行为的类型和特点。 2、掌握影响流动的因素。 3、了解聚合物的弹性行为和不稳定流动。 三、本章重点、难点： 重点：1、假塑性流体的流动规律 2、影响流动因素 难点：1、流动规律的理解 2、弹性行为引起的各种现象 课时：6
第一节聚合物熔体的流变行为定义：材料受力后产生的形变和尺寸改变称为应变。单位时间内的应变称为应变速率（或速度梯度），可以表示为：_dy=dt应变方式和应变速率与所受外力的性质和位置有关，可分为以下三种流动方式：剪切流动：聚合物加工时受到剪切力作用拉伸流动：聚合物在加工过程中受到拉伸应力作用静压力的均匀压缩（主要影响粘度）实际的流动通常是两种或多种流动的选加。聚合物流体可以是处于Tf或Tm以上的熔体，也可以是在不高温度下仍保持为流动液体的聚合物溶液或悬浮体。熔体流变性质主要表现是粘度的变化，根据流动过程聚合物粘度与应力或应变速率的关系，可将合物的流动行为分为两大类：牛顿流体和非牛顿流体。一、牛顿流体及其流变方程牛顿流体的流变学方程：dydyT=u=u=uydrdt牛顿流体流动时的应力一应变关系和粘度对剪切速率的依赖性(n)(a军瓶?斜率tititz时间(t)t2时间(t)在应力作用的时间t1～t2内，应力引起的总应变可由下式求得：= -(ti-t2)μ
第一节 聚合物熔体的流变行为 定义：材料受力后产生的形变和尺寸改变称为应变γ。单位时间内的应变称为应变速率(或 速度梯度)，可以表示为： 应变方式和应变速率与所受外力的性质和位置有关，可分为以下三种流动方式： 剪切流动：聚合物加工时受到剪切力作用 拉伸流动：聚合物在加工过程中受到拉伸应力作用 静压力的均匀压缩（主要影响粘度） 实际的流动通常是两种或多种流动的迭加。 聚合物流体可以是处于 Tf 或 Tm 以上的熔体，也可以是在不高温度下仍保持为流动 液体的聚合物溶液或悬浮体。 熔体流变性质主要表现是粘度的变化，根据流动过程聚合物粘度与应力或应变速率的关系， 可将 聚合物的流动行为分为两大类：牛顿流体和非牛顿流体。 一、牛顿流体及其流变方程 牛顿流体的流变学方程： 牛顿流体流动时的应力—应变关系和粘度对剪切速率的依赖性 在应力作用的时间 t1～t2 内，应力引起的总应变可由下式求得： dt d = • • = = = dt d dr dv ( ) = (t1−t 2)
(寸)瓶斜率剪切速率（予）剪切速率（）牛顿流体的特点I液体的应变随应力作用时间线形增加。I.牛顿流体中的应变具有不可逆性质，应力解除后应变以永久形变保持下来，这是纯粘性流动的特点。二、非牛顿流体及其流变行为定义：流变行为不服从牛顿定律的流动称为非牛顿型流动，具有这种流动行为的液体称为非牛顿流体。特点：在宽广的剪切速率范围内，这类液体流动时，剪切力和剪切速率不再成比例关系，液体的粘度不是一个常数（大分子长链和缠结）。不同类型的非牛顿流体其粘度对剪切速率的依赖性不同。不同类型流体的流动曲线和粘度剪切速率关系宾汉液体膨胀性液体牛颗液体（(2)牛顿液体1膨胀性假塑性铺液体液体假塑性液体复合型液体剪切速率（）剪切速率（"）非牛顿流体的应力应变关系曲线
牛顿流体的特点 I. 液体的应变随应力作用时间线形增加。 II. 牛顿流体中的应变具有不可逆性质，应力解除后应变以永久形变保持下来，这是纯 粘性流动的特点。 二、非牛顿流体及其流变行为 定义：流变行为不服从牛顿定律的流动称为非牛顿型流动，具有这种流动行为的液体称为 非牛顿流体。 特点：在宽广的剪切速率范围内，这类液体流动时，剪切力和剪切速率不再成 比例关系，液体的粘度不是一个常数（大分子长链和缠结）。 不同类型的非牛顿流体其粘度对剪切速率的依赖性不同。 不同类型流体的流动曲线 和粘度剪切速率关系 非牛顿流体的应力应变关系曲线
宾汉体膨胀性影胀性生顿流牛顿流体假塑性RD假塑性Bt:时间L时间t2ti非牛顿流体受外力作用时的流动行为特征■剪应力和剪切速率间通常不呈比例关系，因而剪切速度对剪切作用有依赖性■非牛顿性是粘性和弹性行为的综合，流动过程中包含着不可逆形变和可逆形变两种成分。23非牛顿流体分类粘性液体粘弹性液体时间依赖性液体8流体行为函数y=f(、)=f(、t)表达式不可逆形变（粘性流动）与粘弹性液体相同不可逆形变（即粘性应变特征与可逆形变但应变还与应力作流动）（弹性回复）用时间有关送加（一）粘性液体及其指数定律包括假塑性液体、膨胀性液体和宾汉液体。指数定律方程：dvdyKyTKdrdtKyn-Kna=yy多数聚合物熔体以及所有聚合物在良性溶剂中的溶液都属于假塑性液体
非牛顿流体受外力作用时的流动行为特征 ◼ 剪应力和剪切速率间通常不呈比例关系，因而剪切速度对剪切作用有依赖性； ◼ 非牛顿性是粘性和弹性行为的综合，流动过程中包含着不可逆形变和可逆形变两种 成分。 非牛顿流体分 类 1 2 3 粘性液体 粘弹性液体 时间依赖性液体 流体行为函数 表达式 应变特征 不可逆形变（即粘性 流动） 不可逆形变 （粘性流动） 与可逆形变 （弹性回复） 迭加 与粘弹性液体相同 但应变还与应力作 用时间有关 （一）粘性液体及其指数定律 包括假塑性液体、膨胀性液体和宾汉液体。 指数定律方程： 多数聚合物熔体以及所有聚合物在良性溶剂中的溶液都属于假塑性液体。 = f ( ) • = f (、 ) • = f (、、t) • • = = = n n n K dt d K dr dv K ( ) ( ) • − • • • = = = n 1 n a K K
给定的范围内7-.nT=K-Yna=k.yK是稠度，n是流动指数。logT=logK+nlogYlogna=logK+(n-1)log■牛顿流体：n为一常数■假塑性液体：剪切速率的变化要比应力变化得快，剪切粘度逐渐减小。■膨胀性液体：剪切速率的变化要比应力变化得慢，剪切粘度逐渐增大。■宾汉液体：当T>Ty时，液体表现出与牛顿流体相似的复合型流体。不同类型液体的logT-log关系1042031O24102104102103log y1一牛顿液体，斜率n=1;2一膨胀性液体（服从指数定律），n>1;3假塑性液体（服从指数定律），n<1;4一假塑性液体（不服从指数定律），n<1假塑性液体和膨胀性液体的流变性质
给定的γ范围内 K 是稠度， n 是流动指数。 logτ= logK + n logγ logηa = logK + (n-1)log γ ◼ 牛顿流体：η为一常数 ◼ 假塑性液体：剪切速率的变化要比应力变化得快，剪切粘度逐渐减小。 ◼ 膨胀性液体：剪切速率的变化要比应力变化得慢，剪切粘度逐渐增大。 ◼ 宾汉液体：当τ>τy 时，液体表现出与牛顿流体相似的复合型流体。 不同类型液体的 logτ-logγ关系 1—牛顿液体，斜率 n=1;2—膨胀性液体（服从指数定律），n>1;3—假塑性液体（服从指数 定律），n<1;4—假塑性液体（不服从指数定律），n <1 假塑性液体和膨胀性液体的流变性质 n K • = −1 • = n a k