第二章基本物理量和高分子液体的基本流变性质.

第二章基本物理量和高分子液体的基本流变性质基本概念流变学变形流动应力与应变的关系应力与应变速率的关系想象一个放置在固定面上的类似橡胶状材料的立方体H剪切应变变形剪切应变变形在上端面施加一个力，该力就产生一个形变Force,F在上端面施加一个力，该力就产生一个形变Force,F剪切应变变形在上端面施加一个力，该力就产生一个形变Force,F剪切应变变形在上端面施加一个力，该力就产生一个形变Force,Fdu（剪切应变）ShearStrain=du/hh剪切应变变形剪切应变通常简称为应变应变没有单位。采用应变的原因是它与几何形状无关应变=位移间隙剪切应变变形Force,Fh如果立方体是粘性液体，当我们施加一个力时，我们就得到一个恒定的流动而不是一个形变这个流动能够描述为应变随时间变化的函数关系粘性流动Force,Fh•如果立方体是粘性液体，当我们施加一个力时，我们就得到一个恒定的流动而不是一个形变•这个流动能够描述为应变随时间变化的函数关系Constantvelocity,v粘性流动Force,FhConstantvelocity,v•如果立方体是粘性液体，当我们施加一个力时，我们就得到一个恒定的流动而不是一个形变•这个流动能够描述为应变随时间变化的函数关系粘性流动Force,FhConstantvelocity,v•如果立方体是粘性液体，当我们施加一个力时，我们就得到一个恒定的流动而不是一个形变•这个流动能够描述为应变随时间变化的函数关系粘性流动•如果立方体是粘性液体，当我们施加一个力时，我们就得到一个恒定的流动而不是一个形变•这个流动能够描述为应变随时间变化的函数关系Force,FhConstantvelocity,v粘性流动剪切速率应变（STRAIN）的变化速率称为剪切应变速率（shearstrainrate）或剪切速率（SHEARRATE）因为应变（strain）没有单位，所以剪切速率的单位是1/秒(S-1)剪切速率=d应变d时间粘性流动剪切应力施加在单位面积上的力称为剪切应力力=N面积m21N/m2=1Pa剪切粘度剪切粘度=剪切应力剪切速率剪切粘度的单位:Pas或高分子流体根据其流动特点可分为以下几类：牛顿流体宾汉流体假塑性流体胀流性流体4.非牛顿型流体的分类剪切应力与剪切速率呈直线关系。事实上，真正属于流体的只是低分子化合物的液体或溶液聚合物熔体除偏二氯乙烯－氯乙烯共聚物少数几种与牛顿液体相近以外，绝大数都只能在剪切应力很小或很大时表现为牛顿流体。牛顿流体受外力时，在屈服点以前不发生流动，只产生弹性变形，超过屈服点后为牛顿型流动宾汉流体所以有这种形为，是因为流体在静止时形成了凝胶结构，外力超过τy时这种三维结构即受以破坏。牙膏、油漆、润滑脂、钻井用的泥浆、下水污泥、聚合物在良溶剂中的浓溶液和凝胶性糊塑料等属于或接近于宾哈流体。某些高分子填充体系，如炭黑填充聚异丁烯，碳酸钙填充聚乙烯等，近似属于宾汉流体。宾汉流体这种流体是非牛顿流体中最为普通的一种，它所表现的流动曲线是非直线的。流体的表观粘度随剪切应力的增加而降低。对聚合物熔体来说，造成粘度下降的原因在于其中大分子彼此之间的缠结。当缠结的大分子承受应力时，其缠结点就会被解开，同时还沿着流动的方向规则排列，因此就降低了粘度假塑性流体1naK式中：K为稠度，n为非牛顿指数，n1典型的高分子熔体剪切粘度与剪切速率的关系图：它的表观粘度会随剪切应力的增加而上升。属于这一类型的流体大多数是固体含量高的悬浮液，处于较高剪切速率下的聚氯乙烯糊塑料的流动行为就很接近这种流体胀流性流体5.1温度的影响5.关于剪切粘度的深入讨论5.2剪切速率和剪切应力的影响主要表现为剪切变稀效应但不同材料流动曲线仍有明显的不同，表现在三个方面：零剪切粘度高低不同，对同一种材料而言，主要反映了材料分子量的差别材料流动性由线性行为转入非线性行为的临界剪切速率不同幂律流动区的曲线斜率不同，即流动指数n不同。5.4压力的影响压力增加，高分子材料内部的自由体积减小，粘度上升。5.5配合剂的影响填充补强材料：碳酸钙、炭黑、短纤维等，使粘度上升，弹性下降，硬度和模量增大，流动性变差。软化增塑剂：各种矿物油等，减弱物料内大分子链间的相互牵制，降低粘度。6.1高分子构象改变说6.关于“剪切变稀”行为的说明6.2类橡胶液体理论7.1可恢复形变量Sr可恢复形变量Sr表征着液体在形变过程中储存弹性能的大小永久变形Si则描述了液体内粘性流动的发展7.高分子液体弹性效应的描述稳态弹性柔量Je也可作为流体弹性效应的量度由图可知，随着分子量分布加宽，流体弹性效应增大，而具有长链分枝的LDPE熔体的弹性效应更显著7.2挤出胀大比及口型出口压力降挤出胀大比：B=dj/D口型出口压力降指高分子流体流至口型出口处仍具有的内压。7.3第一、第二法向应力差系数注意：在用法向应力差比较材料弹性时，应当用剪切应力作参数法向应力差可通过锥-板流变仪测量