高聚物的黏流特性.ppt
- 文档编号:18736838
- 上传时间:2023-10-23
- 格式:PPT
- 页数:36
- 大小:316KB
高聚物的黏流特性.ppt
《高聚物的黏流特性.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高聚物的黏流特性.ppt(36页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
1,高聚物的黏流特性,目的:
掌握高聚物的黏流特性,合理控制成型加工过程。
一、高聚物的流变性定义高聚物的流变性(rheologicalproperty)是指高聚物有流动和形变的性能。
2,小分子液体中存在许多与分子尺寸相当的孔(空)穴,当外力作用的时候,分子在外力方向上的择优跃迁,使分子通过分子间的孔穴相继向某一方向移动,形成液体的宏观流动现象。
粘度表示流动阻力的大小E称为流动活化能,是分子向孔穴跃迁时客服周围分子的作用所需要的能量。
高分子流动的机理,3,高分子的流动不是简单的分子的迁移,而是通过链段的相继跃迁来实现的。
形象地说,这种流动类似于蚯蚓的蠕动。
这种流动模型并不需要在高聚物熔体中产生整个分子链那样大小的孔穴,而只要如链段大小的孔穴就可以了。
这里的链段也称“流动单元”,约含几十个主链原子。
分子向孔穴跃迁的过程与分子从液面向空间跃迁的过程相似,因此流动活化能与蒸发热之间存在如下关系:
E=Hv,为比例常数,对于低分子,1/41/3。
每增加一个CH2,Hv增加8.4kJ/mol,E约增加2.1kJ/mol。
含有1000CH2的分子链,E约为2.1*103kJ/mol,远大于共价键的键能(如C-C:
347kJ/mol)。
4,牛顿流体与非牛顿流体,牛顿定律Newtonslaw,粘度Viscosity,从分子运动角度,流动是分子质量中心的移动。
由于分子间存在相互作用力,因此流动过程中,分子间就产生反抗分子相对位移的摩擦力(内摩擦力)。
液体的粘度就是分子间内摩擦力的宏观度量。
符合牛顿定律的液体称为牛顿流体。
5,牛顿流体是最典型、最基本的流体,小分子物质的流动大都属于这种类型。
而包括高分子熔体、高聚物的浓溶液、分散体系在内的许多液体并不完全服从牛顿流动定律。
这类液体统称为非牛顿流体。
N:
牛顿流体,P:
假塑性流体,D:
膨胀性流体,B:
宾汉流体,6,假塑性流体:
切粘度随切变速率的增大而减小(切力变稀);大多数的高聚物属此类。
膨胀流体:
切粘度随切变速率的增大而增大(切力变稠);一般悬浮体系属于这一种,如一些高聚物的分散体系:
胶乳、高聚物熔体填料体系、油漆颜料体系。
宾汉流体(塑性流动):
切应力小于一定数值时根本不流动,即切变速率为0,当切应力大于临界值时,发生流动。
如泥浆、牙膏、涂料等。
7,非牛顿流体的流变行为用幂律方程表示,K=const.,n=1,牛顿流体,n与1相差越大,偏离牛顿流体的程度越强。
n1,膨胀性流体,n1,假塑性流体,宾汉流体:
n不是常数。
以上这些流体的行为只与应变速率有关,与时间无关;而还存在一些流体,即使在恒定的剪切速率下,粘度随时间的增加会发生改变,称为触变(摇溶)液体和反触变(摇凝)液体。
8,高分子流动是通过链段的位移运动来完成的;高分子流动不符合牛顿流体的流动规律;高分子流动时伴有弹性形变。
高分子的流动并不是高分子链之间简单滑移的结果,而是各个链段协同运动的总结果。
在外力作用下,高分子链(链段)不可避免地要在外力作用的方向有所伸展(取向),当外力撤除后,高分子链又会卷曲(解取向),因而整个形变要回复一部分,表现出高弹形变的特性。
高聚物粘性流动的特点,9,6.3高聚物切粘度的测定方法,落球粘度计:
测低切变速率下零切粘度。
毛细管粘度计:
使用最为广泛,可在较宽的范围调节剪切速率和温度,最接近加工条件。
还可研究聚合物流体的弹性和不稳定流动现象。
旋转粘度计:
有同轴圆筒式、锥板式、平行板式。
主要适用于聚合物浓溶液或胶乳的粘度和聚合物熔体粘度的常用仪器。
10,加工条件,温度,剪切速率,剪切应力,压力,结构因素,分子量,分子量分布,支化,6.4影响聚合物熔体粘度的因素,11,
(1)加工条件的影响,ArrheniusEquation阿列纽斯方程,E-粘流活化能viscousflowenergy,WhenTTg+100,高分子流动时的运动单元:
链段(的协同运动),E由链段的运动能力决定,与分子链的柔顺性有关,而与分子量无关!
12,柔性链,刚性链,E小,E大,粘度对温度不敏感对剪切速率敏感,粘度对温度敏感,温敏材料,切敏材料,PC,PE,POM,PS,醋酸纤维,PE,PS,PC,醋酸纤维,13,剪切力的增大,表观粘度下降。
按照自由体积概念,液体的粘度是由自由体积决定的,压力增大,自由体积减小,分子间的相互作用增大,自然会导致流体粘度升高。
压力增大,粘度升高。
与剪切速率对粘度的影响类似,柔性链高分子表现出更大的敏感性。
如在加工聚甲醛时,柱塞上的载荷增加600牛顿/厘米2时,表观粘度下降一个数量级。
14,
(2)粘度的分子量依赖性,分子量M大,分子链越长,链段数越多,要这么多的链段协同起来朝一个方向运动相对来说要难些。
此外,分子链越长,分子间发生缠结作用的几率大,从而流动阻力增大,粘度增加。
高压聚乙烯的熔体粘度、熔融指数和分子量的关系,15,MMc,MMc,logMc,研究发现,许多高聚物熔体的剪切粘度具有相同的分子量依赖性:
各种高聚物有各自特征的临界分子量Mc,分子量小于Mc时,高聚物熔体的零切粘度与重均分子量成正比;而当分子量大于Mc时,零切粘度随分子量的增加急剧地增大,一般与重均分子量的3.4次方成正比。
16,(3)粘度的分子量分布的依赖性,重均分子量相同而分子量分布不同的两种试样,低剪切速率时,高分子量部分为主要因素;高剪切速率时,低分子量部分为主要因素。
分布宽,分布窄,17,(4)分子链支化的影响,短支化时,相当于自由体积增大,流动空间增大,从而粘度减小,长支化时,相当长链分子增多,易缠结,从而粘度增加,18,高聚物的其他性能,一、高聚物的电性能总论高聚物具有体积电阻率高(10161020cm)、介电常数小
(2)、介质损耗低(104)等半导体特殊优良的电性能,同时某些高聚物还具有优良的导电性能。
另外,由于高聚物成型加工容易,品型多,故在电器方法应用广泛。
19,高聚物的介电性定义高聚物的介电性是指高聚物在电场的作用下,表现出对静电能的储蓄的损耗的性质。
高聚物的极性类别高聚物的极化(polarization)是电解质在电场的作用下分子内束缚电荷产生弹性位移或偶极子沿电场的从优取向,在电场方向的电解质两端呈现异号电荷的现象。
20,高聚物的极化形式,高聚物在电场中极化示意图,21,高聚物的介电常数(dielectricconstant)定义:
同一电容器中用某一物质为介电体与该物质在真空中的电容的比值。
显然,高聚物极化程度越大,极板感应产生的电荷Q越大,介电常数越大。
常见高聚物的介电常数,22,高聚物的介电损耗(dielectricloss)定义是电介质在交变电场的作用下,将一部分电能转变为热能而损耗的现象。
一般用损耗角的正切值表示。
式中实验测得的介电常数;高聚物将电能转变为热能损耗的程度。
介电损耗的原因对非极性高聚物在交变电场中,所含的杂质产生的漏导电流,载流子流动时,克服内摩擦阻力而作功,使一部分电能转变为热能,属于欧姆损耗。
对极性高聚物在交变电场中极化时,由于黏滞阻力,偶极子的转动取向滞后于交变电场的变化,致使偶极子发生强迫振动,在每次交变过程中,吸收一部分电能成热能而释放出来,属于偶极损耗。
损耗的大小取决于偶极极化的松弛特性。
高聚物介电损耗示意图,23,部分高聚物的介电损耗,24,影响高聚物介电性的因素高聚物分子结构对介电性的影响规律:
与T一定,极性、极性基团密度,介电常数与介电损耗。
频率对高聚物介电性的影响,随频率增加而降低,并且在较低和较高时为零。
随频率增加存在极大值,并且,频率较高和较低时为零。
T1T2T3,25,温度对高聚物介电性的影响对非极性高聚物,温度升高,介电常数下降;对极性高聚物,随温度的升高而出现峰值。
湿度对高聚物介电性的影响,湿度,介电常数与介电损耗,26,增塑剂对高聚物介电性的影响规律:
对非极性高聚物,随加入增塑剂量的增加将曲线推向高频率区;对极性高聚物,随增塑剂量的增加,介电常数和介电损耗增大。
高聚物的导电性高聚物的导电类型,27,导电高聚物的应用,28,高聚物的绝缘电阻高聚物的击穿电压强度(disruptivevoltagestrength)定义连续对高聚物材料升高电压,当试样被击穿时的电压和试样厚度的比值称为击穿电压强度。
电流-电压曲线与击穿电压与温度曲线,29,高聚物的静电现象(electrostaticeffect)高聚物静电现象的产生主要产生于高聚物与成型加工设备之间的摩擦、拉幅、拉丝等过程。
30,高聚物的带电半衰期与带电序列静电的利与弊静电的有利之处静电喷涂、静电印刷、静电照像、静电吸尘等。
静电的不利之处影响外观、相互黏结、电器准确性、静电火花、磁带杂音等。
31,静电的防止,静电荷水率的关系,抗静电剂加入量对静电荷的影响,1-PVC2-PE3-PP,32,抗静电剂的选择高聚物的其他电性能,33,二、高聚物的光学性能光的折射与反射透明高聚物的光学性质高聚物的光学应用光的传递材料(镜片、光导纤维等);发光、反光装饰材料(指示灯、反光镜片等),34,双折射与偏振主要体现在单向拉伸和双向拉伸后的高聚物材料的测试上。
进而反映高聚物的内部结构情况。
光散射主要反应在薄膜的性能测试上。
三、高聚物的透气性能,35,常用高聚物的渗透系数,36,四、高聚物的热物理性能部分高聚物材料室温下的线膨胀系数,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高聚物 特性