第一节、高分子流体的剪切流动流变学：研究材料流动和形变的科学，是流体力学与固体力学的有机结合,其重点是研究稳态流动随时间变化的形变过程。高分子材料加工过程特点1、加热熔融、受力流动变形、冷却定型2、熔体或溶液流动过程中的黏性和弹性几个概念1、剪应力：τ=F/S2、剪切应变（速度梯度）：γ=ΔV/ΔY或γ=dv/dy3、粘性、内摩擦力、黏性摩擦力流体的种类区分方法：以τ对γ作图，看曲线的形状牛顿流体非牛顿流体和时间无关的流体：假塑性流体；胀塑性流体；宾汉流体和时间有关的流体：触变性流体；流凝性流体特点如右图所示，剪切应力对剪切应变作图为通过原点的直线。定量关系F=ηSΔV/ΔYF/S=ηΔV/ΔYτ=ηγη：黏滞系数或动力黏度，简称为黏度关于黏度的讨论1)物理意义：促使流体产生单位速度梯度的剪切力2)黏度的影响因素流体本身的性质：如流体的结构、组成等温度：温度上升导致黏度下降压力：压力增加导致黏度增加根据流体的流变方程式或流变曲线图，可将非牛顿型流体分类有屈服应力非牛顿型流体粘性流体粘弹性流体与时间无关与时间有关无屈服应力假塑性流体涨塑性流体—宾汉塑性流体触变性流体流凝性流体τ对γ关系曲线或是通过原点的曲线，或是不通过原点的直线对与时间无关的黏性流体来说，黏度一词便失去意义。但是，这些关系曲线在任一特定点上也有一定的斜率，故与时间无关的黏性流体在指定的剪切速率下，有一个相应的表观黏度ηa值，即./ra1特点：流体的表观黏度随剪切速率的增大而减小，剪切应力对剪切应变作图为向下弯曲的曲线，如图所示假塑性流体1数学描述1-指数定律（幂律定律）剪切应力非牛顿指数，偏移牛顿流体的程度，n工艺对高分子材料的黏度要求不同不同加工方法所涉及的黏度种类不同1、挤出和注射主要涉及剪切流动及剪切黏度2、加工过程中的拉伸主要涉及拉伸黏度1、相对分子质量分子质量越大，粘度越高——分子间缠结使然黏度和分子量的关系黏度与分子量的关系存在临界分子量临界分子量以下：临界分子量以上：)6.11(0wMA4.30wMA分子量粘度临界分子量高分子物的分子量超过临界分子量后，分子间开始发生缠结，此时流体的黏度上升速度变大临界分子量和分子结构的关系1、取代基少，临界分子量低2、取代基数目多但体积小时，临界分子量也低分子量与黏度的关系在加工中的应用1、不同产品应该严格控制原料的分子量—橡胶2、保证强度的情况下应选用较低分子量原料3、不同种类产品应选择不同分子量分布的原料例：橡胶—分子量分布可稍宽，塑料则反之2、温度总体趋势及原因：温度升高——材料体积膨胀——分子间距离增加——分子间作用力下降——黏度降低定量关系η=AeΔEη/RT公式分析：（1）温度增加，黏度下降；（2）粘流活化能ΔEη值不同，温度的影响程度不同黏流活化能影响因素分子链的柔顺性分子链的极性取代基的大小相对分子量分布剪切速率、剪切应力温度补强剂粘流活化能的测定一些高分子化合物黏流活化能举例高分子化合物Eη，kJ/mol高分子化合物Eη，kJ/molNRIRCRSBRNBR1.051.055.6313.023.0LDPEPA-6PC醋酸纤维素PP46.1~71.260.7~66.9105~12529241.91、对温度不敏感材料POM，PE等2、温度敏感性材料PC，PMMA等3、在加工中的应用对温度敏感的材料在加工中可采用升温的方法降低黏度，3、压力压力对黏度影响趋势压力增加—体积收缩—分子间距离减小压力温度等效性——增加压力等同降低温度高分子熔体黏度的压力敏感性影响因素（1）分子结构影响——(支链与线性高分子)HDPE与LDPE（2）相对分子质量的影响(分子量大受影响大)