高聚物的流动性、聚合物的加热及冷却（高分子成型课件）.pptx

七、聚合物的加热与冷却1.成型过程中常用热源和冷却介质常用热源： 冷却介质：水（注射模、挤出定型模、中空模等）；油、空气（1）外加热：电阻加热（经济、简单方便，温度波动大）、微 波、红外线（适合较厚发泡成型）、油浴（温度控制精确，设备复杂，成本高）、水浴、水蒸气（2）内加热：剪切摩擦生热成型过程中，由于聚合物熔体的粘度都很大，在发生熔体流动时会因内部分子的摩擦而产生显著的热量。由于聚合物的表观粘度随摩擦升温而降低，使物料熔体烧焦的可能性不大。 七、聚合物的加热与冷却2.聚合物的导热性能聚合物为热的不良导体，在成型过程中应注意：不能将推动传热速率的温差提的过高，因为聚合物的传热既然不好，则局部温度就可能过高，会引起降解；体冷却时也不能使冷却介质与熔体之间温差太大，否则将产生内部应力。利用聚合物的内摩擦来产生热量进行升温。 项目二 高分子材料成型基础INTERNATIONAL MEDICAL SUMMIT FORUM 成型加工理论基础高聚物的流动性聚合物的加热与冷却加工过程中的定向作用聚合物的结晶聚合物的降解 一、高聚物的流动性流变学：研究材料流动和变形及造成材料流变的各种因素之间关系的科学。聚合物流变学：为高分子成型加工奠定理论基础。 聚合物成型过程中大都要求聚合物处于粘流状态(熔融态)，因为在这种状态下聚合物不仅易于流动，而且易于变形，这给它的输送和成型都带来极大的方便。 一、高聚物的流动性聚合物在挤出机、口模、注射机、喷嘴、流道等中的流动。剪切流动01拉幅生产薄膜、吹塑薄膜等。拉伸流动02聚合物的流动流动方向速度梯度流动方向流动速度不大，为层流。 流体类型粘度表示方法粘度影响因素 一、高聚物的流动性流体的类型1.牛顿流体任一点上的剪应力都同剪切变形速率呈线性函数关系的流体。牛顿流动定律： 剪切形变剪切应力 一、高聚物的流动性——流体的类型2. 非牛顿流体类型： 宾汉流体假塑性流体膨胀性流体流动行为不符和牛顿定律，剪切应力 和剪切速率的比值即粘度不为定值。 （1）假塑性流体剪切变稀,非牛顿流体中最为普通的一种。如：橡胶、绝大多数聚合物、塑料的熔体和溶液。剪切变稀机理——缠结理论：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，因此粘度降低。缠结点被解开和大分子规则排列的程度是随应力的增加而加大的，剪切应力越大，粘度越低。 （2）膨胀性流体表观粘度会随剪切应力的增加而上升。即：剪切变稠。如：固体含量高的悬浮液、较高剪切速率下的PVC糊塑料。剪切变稠机理：当悬浮液处于静态时，体系中由固体粒子构成的空隙最小，其中流体只能勉强充满这些空间。当施加于这一体系的剪切应力不大时，也就是剪切速率较小时，流体就可以在移动的固体粒子充当润滑剂，因此，表观粘度不高。但当剪切速率逐度渐增高时，固体粒子的紧密堆砌就次第被破坏，整个体系就显得有些膨胀。此时流体不再能充满所有的空隙，润滑作用因而受到限制，表观粘度就随着剪切速率的增长而增大。 （3）宾哈流体 切应力小于一定值不发生流动，当切应力大于屈服应力后，产生牛顿型流动。流动方程：如：牙膏、油漆、润滑脂、泥浆、下水污泥、聚合物浓溶液、凝胶性糊塑料等。 （3）宾哈流体 宾哈流体机理：流体在静止时形成了凝胶结构，外力超过屈服应力时这种三维结构即受到破坏。宾哈流体因流动而产生的形变完全不能恢复而作为永久变形保存下来，即这种流动变形具有典型塑性形变的特征，又常将宾哈流体称为塑性流体。 幂律方程 流变指数n=1牛顿流体， n1假塑性流体， n1 膨胀性流体 N为牛顿流体； S为假塑性流体；D为膨胀性流体； B为宾汉流体。各种流体的流动曲线试一试 二、高聚物的流动性零切粘度 ：剪切速率趋于０时的粘度。表观粘度：流动曲线上某一点切应力和切变速率的比值。微分粘度（稠度）：高聚物的表观粘度比真实粘度小。表观粘度只有相对的意义，仅对流动性的好坏作一个相对的大体的比较，并不表示真实粘度，故称之为表观粘度。3.粘度表示 聚合物熔体的普适流动曲线4.普适流动曲线绝大多数实际的聚合物的流动行为遵从普适流动曲线.斜率=1第一牛顿区第二牛顿区斜率=1假塑区㏒?㏒ ??∞?0??????二、高聚物的流动性 三、高聚物的流动性5. 高聚物的流动机理聚合物的流动并不是高分子链之间的简单滑移的结果，而是通过链段的协同运动导致大分子质心平移、分子链相对滑移的结果。由于大分子流动需克服分子的热运动和“缠结”作用，故高聚物的粘度大，流动困难。 三、高聚物的流动性6.高聚物粘流态的主要特征粘性流动时不可避免的伴随有高弹形变在外力作用下，高分子链不仅发生相对位移，而且分子链不可避免地要沿外力方向有所伸