流變學基礎及應用-資料下載頁

　　

【正文】 * () [Pas]P o l y m e r M e l t F r e q u e n c y S w e e p( 1 )( 2 )( 4 )( 3 )(1) 零剪切粘度與分子量 Mw相關。 (2) 粘度曲線形狀可以檢測分子量分布 MWD, 長短鏈支化；加工粘度估算。 (3) 口模膨脹速率與損耗模量G”有關。 (4) 口模膨脹大小與彈性模量G’有關；若與零剪切粘度結合，可以評價熔體強度 . 吹瓶是否開裂和儲能模量與頻率的依存性有關 旋轉流變儀的應用 熔體頻率掃描與微觀結構、加工性的關系 高分子加工過程中的流變學 a,注模； b,注射形成； c,吹塑 旋轉流變儀的應用 制品表面質量與松弛時間、模量的關系：長的松弛時間來源于材料的高彈性，高彈性導致在加工過程中分子的高取向性，從而影響制品表面形貌。（左圖為擠出管材厚薄均勻及表面，儲能模量高，管壁厚，表面不光滑；右圖為高熔體強度 PP優化，低剪切條件下彈性高，發泡尺寸大且不易破裂） 熔體頻率掃描與微觀結構、加工性的關系 0 . 01 0 0 0 . 0 2 0 0 0 . 0 3 0 0 0 . 0 4 0 0 0 . 0 5 0 0 0 . 06 0 0 0 . 01041051061071 3 0 . 01 5 0 . 01 7 0 . 01 9 0 . 02 1 0 . 0t i m e [ s ] G39。 () [Pa] Temp () [176。C]B O P P T e m p R a m p S t e p S m a l l S t r a i n 1 0 H z G39。 P P F 28 0 P P T 36 F P P P D 38 2 P P S 28 C P P T 28 C 旋轉流變儀的應用 模擬加工及處理過程 0 . 05 0 0 . 0 1 0 0 0 . 0 1 5 0 0 . 0 2 0 0 0 . 0 2 5 0 0 . 0 3 0 0 0 . 03 5 0 0 . 01041051061071 3 0 . 01 5 0 . 01 7 0 . 01 9 0 . 02 1 0 . 0t i m e [ s ] G39。 () [Pa] Temp () [176。C]B O P P T e m p R a m p S t e p P S 0 0 D B 1 5 0 % D S 1 % 1 0 H z G39。 P P F 2 8 0 P P T 3 6 F P P P D 3 8 2 P P S 2 8 C P P T 2 8 C BOPP雙向拉伸薄膜分別在小應變（左），大應變（右）條件下誘導結晶行為。 支化聚合物表征 通過流變性能的變化討論側鏈數量，支鏈長度及支鏈移動性。（ 計算 ） 支化聚合物，低剪切速率條件下粘度會增加，與相應的線性聚合物相比剪切稀化作用更加明顯。 可以通過流變來控制支化聚合物產品的性能。 旋轉流變儀 /毛細管流變儀的應用 通過激活能 Ea估算長鏈支化側鏈數量，支鏈長度及支鏈移動性。 10 0 Temp [176。 C] aT LCB = (Ea/ )/, mol/gram or =(Ea/)*, LCB/1000CH 2 . Koopmans, Poly. Eng. Sci., V32, 1741 (1992) Arrhenius Fit Code Ea (kJ/mol) LCB/1000CH 2 PE1 none PE2 PE3 支化度通常通過熔體拉伸試驗獲得（ MCR301熔體拉伸模具或毛細管流變儀），左圖為熔指和流動曲線都相同的兩種聚丙烯的熔體拉伸曲線。 支化聚合物表征 通過流變性能的變化討論側鏈數量，支鏈長度及支鏈移動性。（ 計算 ） 旋轉流變儀 /毛細管流變儀的應用 毛細管流變儀的應用 剪切變稀：分子鏈解纏結，剪切粘度迅速下降，有利于加工。 剪切粘度 非牛頓流體 (如聚合物熔體和濃溶液 )在剪切流動過程中，穩流狀態下剪切應力與剪切速率之比。單位為帕 (Pa)。剪切黏度是物體黏流性質的一項具體反映。剪切黏度與拉伸黏度相比較常用，一般簡稱黏度時就是指剪切黏度，又稱表觀黏度。同旋轉流變儀測得的動態剪切粘度類似，只是剪切范圍有差別。聚合物流體的 η a具有剪切速率依賴性，由于聚合物流體在流動過程中同時含有不可逆的永久形變和可逆的高彈形變兩部分，使總形變值增大，故聚合物流體的表觀剪切黏度小于其牛頓黏度。 1 .0 1 .2 1 .4 1 .6 1 .8 2 .0 2 .20 .81 .01 .21 .41 .61 .82 .02 .22 .4 shear viscositysh e a r st re ss 2 0 0 2 1 0 2 2 0 2 3 0 2 4 0 PP/PA6流動活化能 毛細管流變儀的應用 0 .0 0 1 8 4 0 .0 0 1 8 8 0 .0 0 1 9 2 0 .0 0 1 9 6 0 .0 0 2 0 01 .31 .41 .51 .61 .71 .81 .92 .02 .12 .2 shear viscosity1 / T PP 2 0 4 0 PP/PA6 9/1 2 2 9 1 PP/PA6 8/2 2 6 8 6 PP/PA6 7/3 2 3 2 1 sh e a r st re ss(lo g )=4 . 8要是以粘度表示阻力的大小，則在溫度變化不大的范圍內熔體粘度與溫度之間的關系可用 Arrhenius方程表示： η=Ae Ea/RT,測量不同溫度條件下的剪切粘度，選取需要的定剪切速率條件下的粘度值，同溫度倒數左圖，直線的斜率為流動活化能。 它既是大分子向空穴躍遷時克服周圍分子的作用所需要的能量，也是熔體粘度對溫度敏感程度的量度，即 Ea越大，粘度對溫度的變化越敏感。 (即流動活化能增大，流體的流動性變差。反之，流動活化能減小，流體的流動性變好 ) 活化能既是表示分子從一個平衡態躍遷到另一個平衡態需要的能量。 毛細管流變儀的應用 拉伸粘度 不同的高聚物材料，拉伸粘度與拉伸應力關系不同。有機玻璃、尼龍 66等的拉伸粘度與拉伸應力無關；聚丙烯、高密度聚乙烯等拉伸粘度隨拉伸應力的增加而下降（拉伸變稀）；低密度聚乙烯、聚苯乙烯等拉伸粘度隨拉伸應力的增加而增加。 拉伸流變在某些結構信息方面比剪切流變更敏感。 相同溫度和速率條件下，拉伸粘度低的材料適合拉伸流動占主導地位的過程（薄膜吹塑，流延等），容易發生流動，容易被拉伸。 5 .4 5 .6 5 .8 6 .0 6 .2 6 .42 .83 .23 .64 .04 .44 .8 Extentional viscosityEx t e n t i o n a l st re ss 2 00 2 10 2 20 2 30 2 40 pp毛細管流變儀的應用 拉伸粘度 對于拉伸粘度，當應變速率很低時，單向拉伸的拉伸粘度約為剪切粘度的 3倍，而雙向相等的拉伸，其拉伸粘度約為剪切粘度的 6倍。拉伸粘度隨拉伸應力增大而增大 ,即使在某些情況下有所下降，其下降的幅度遠較剪切粘度的小。因此，在大的應力作用下，拉伸粘度往往要比剪切粘度大一二個數量級。 ?a ?t log? log? 拉伸硬化 拉伸變稀 ?法向應力：高聚物彈性的表現，由高聚物分子的鏈纏結和取向造成。分子量分布寬，支化度提高有利于提高聚合物的熔體彈性。 高熔體強度 PP（寬分布，高支化），發泡材料。 毛細管流變儀的應用 拉伸粘度 ?如果材料發生拉伸硬化，拉伸過程中缺陷對制品的影響將降到最低。紡絲過程中，快速拉伸可以提高穩定性，而同時快速拉伸增加了斷裂的可能性。 ?熱成型過程中，聚合物被拉伸，分子鏈發生取向，在取向方向上聚合物材料的力學性能得到優化。隨著重力垂伸，截面積減小，造成的制品厚度不均勻，拉伸硬化可以降低重力垂伸的影響。 ?吹塑過程中，總是先形成管狀或桶狀，對于方形模具，首先觸及模具壁，角部變薄。拉伸硬化越好，得到的制品更均勻，可以吹塑越快。 謝 謝