高聚物的黏流特性_精品文档PPT文件格式下载.ppt

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这跃迁来实现的。

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。

小的孔穴，而只要如链段大小的孔穴就可以了。

这里的链段也称这里的链段也称“流动单元流动单元”，约含几十个主链原子。

，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：

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，为比例常数，对于低分子，1/41/3。

每增加一个每增加一个CH2，Hv增加增加8.4kJ/mol，E约增加约增加2.1kJ/mol。

含有含有1000CH2的分子链，的分子链，E约为约为2.1*103kJ/mol，远大于共价，远大于共价键的键能（如键的键能（如C-C：

347kJ/mol）。

）。

3牛顿流体牛顿流体与非牛顿流体与非牛顿流体牛顿定律Newtonslaw粘度粘度ViscosityttN从分子运动角度，流动是分子质量中心的移动。

由于分子从分子运动角度，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）。

分子相对位移的摩擦力（内摩擦力）。

液体的粘度就是分液体的粘度就是分子间内摩擦力的宏观度量。

子间内摩擦力的宏观度量。

符合牛顿定律的液体称为符合牛顿定律的液体称为牛顿流体。

牛顿流体。

4牛顿流体是最典型、最基本的流体，小分子物质的流牛顿流体是最典型、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。

这类液体统称为流动定律。

这类液体统称为非牛顿流体非牛顿流体。

N:

牛顿流体牛顿流体P:

假塑性流体假塑性流体D:

膨胀性流体膨胀性流体B:

宾汉流体宾汉流体ttNPDttcBNPDB5假塑性流体：

假塑性流体：

切粘度随切变速率的增大而切粘度随切变速率的增大而减小（切力变稀）；

减小（切力变稀）；

大多数的高聚物属此大多数的高聚物属此类。

类。

膨胀流体：

切粘度随切变速率的增大而增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、高种，如一些高聚物的分散体系：

胶乳、高聚物熔体聚物熔体填料体系、油漆填料体系、油漆颜料体系。

颜料体系。

宾汉流体（塑性流动）：

切应力小于一定切应力小于一定数值时根本不流动，即切变速率为数值时根本不流动，即切变速率为0，当切，当切应力大于临界值时，发生流动。

如泥浆、应力大于临界值时，发生流动。

如泥浆、牙膏、涂料等。

牙膏、涂料等。

6非牛顿流体的流变行为用非牛顿流体的流变行为用幂律方程幂律方程表示表示K=const.n=1,牛顿流体牛顿流体n与与1相差越大相差越大,偏偏离牛顿流体的程离牛顿流体的程度越强。

度越强。

n1,膨胀性流体膨胀性流体nTg+100高分子流动时的运动单元高分子流动时的运动单元:

链段链段（的协同运动的协同运动）E由链段的运动能力决定由链段的运动能力决定,与分子链与分子链的柔顺性有关的柔顺性有关,而与分子量无关而与分子量无关!

11柔性链柔性链刚性链刚性链E小小E大大粘度对温度不敏感粘度对温度不敏感对剪切速率敏感对剪切速率敏感粘度对温度敏感粘度对温度敏感温敏材料温敏材料切敏材料切敏材料PCPEPOMPS醋酸纤维醋酸纤维PEPSPC醋酸纤维醋酸纤维aTlogaloglog12q剪切力的增大，表观粘度下降。

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，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。

然会导致流体粘度升高。

q压力增大，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。

敏感性。

如在加工聚甲醛时如在加工聚甲醛时，柱塞上的载荷增加，柱塞上的载荷增加600牛顿牛顿/厘米厘米2时，时，表观粘度下降一个数量级。

表观粘度下降一个数量级。

13

（2）粘度的分子量依赖性分子量分子量M大大,分子链越长分子链越长,链段数越多链段数越多,要这么多的链段协同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,分子链越长分子链越长,分分子间发生子间发生缠结作用的几率大缠结作用的几率大,从而流动阻力增大从而流动阻力增大,粘度增加粘度增加。

分子量分子量Mn10-4表表观粘度（泊）粘度（泊）（190）熔融指数（克）熔融指数（克）1.24.51021702.11.1103702.43.6103212.81.21046.43.24.21041.84.83.01050.255.31.51070.005高压聚乙烯的熔体粘度、熔融指数和分子量的关系14MMclogalogMlogMc研究发现，许多高聚物熔体的剪切粘度具有相同的分子研究发现，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量依赖性：

各种高聚物有各自特征的临界分子量Mc，分，分子量小于子量小于Mc时，高聚物熔体的零切粘度与重均分子量成时，高聚物熔体的零切粘度与重均分子量成正比；

而当分子量大于正比；

而当分子量大于Mc时，零切粘度随分子量的增加时，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急剧地增大，一般与重均分子量的3.4次方成正比。

次方成正比。

15（3）粘度的分子量分布的依赖性重均分子量相同重均分子量相同而分子量分布不而分子量分布不同的两种试样同的两种试样低剪切速率时，高分子量部分为主要因素；

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。

loga分布宽分布窄16（4）分子链支化的影响短支化时短支化时,相当于自由相当于自由体积增大体积增大,流动空间增流动空间增大大,从而粘度减小从而粘度减小长支化时长支化时,相当长链分子相当长链分子增多增多,易缠结易缠结,从而粘度从而粘度增加增加17高聚物的其他性能高聚物的其他性能一、高聚物的电性能一、高聚物的电性能总论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。

18高聚物的介电性高聚物的介电性定义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性类别高聚物的极化（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。

强极性高聚物（PVA、PAN、PET、酚醛树脂、氨基树脂等）高聚物的极性类别非极性高聚物（PE、PP、PTFE等）弱极性高聚物（PS、PIP等）极性高聚物（PVC、PA、PVAC、PMMA等）介电性的表示方法介电常数介电损耗影响高聚物介电性的因素高聚物的极性高聚物的极化19高聚物的极化形式高聚物的极化形式极化形式极化机理特点适用对象电子极化电子云的变形极快，10121015s；

无能量损耗；

不依赖温度和频率所有高聚物原子极化各原子之间的相对位移稍快，1012s；

损耗微量能量；

不依赖温度所有高聚物偶极极化极性分子（或偶极子）沿电场方向转动，从优取向慢，109s以上；

损耗较大能量；

依赖温度和频率极性高聚物界面极化载流子在界面处聚集产生的极化极慢，几分之一秒至几分钟、几小时共混、复合材料高聚物在电场中极化示意图20高聚物的介电常数（高聚物的介电常数（dielectricconstant）定义定义:

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常见高聚物的介电常数高聚物计算值实验值高聚物计算值实验值聚乙烯（外推到无定型）聚丙烯（无定型）聚氯化苯乙烯聚四氟乙烯（无定型）聚氯乙烯聚醋酸乙烯酯聚甲基丙烯酸甲酯聚-氯代丙烯酸甲酯2.202.152.552.822.03.202.943.452.32.22.552.62.12.252.6/3.73.4聚-氯代丙烯酸乙酯聚甲基丙烯酸乙酯聚丙烯腈聚甲醛聚苯醚聚对苯二甲酸乙二酯（无定型）聚碳酸酯聚已二酰已二胺3.202.803.262.952.653.403.004.143.12.7/3.43.13.12.62.9/3.22.6/3.04.021高聚物的介电损耗（高聚物的介电损耗（dielectricloss）定义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。

介电损耗的原因介电损耗的原因对非极性高聚物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。

VVIIcab高聚物介电损耗示意图22部分高聚物的介电损耗部分高聚物的介电损耗高聚物介电损耗（tan）60Hz103Hz106Hz高密度聚乙烯低密度聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚四氟乙烯聚碳酸酯聚已内酰胺聚已二酰已二胺聚甲基丙烯酸甲酯聚氯乙烯聚偏乙烯ABS聚甲醛0.00020.00050.00050.00010.00030.00020.00090.0140.040.0100.060.040.060.080.150.0070.020.0040.0340.0040.0020.00050.00020.00080.00010.00030.00020.00210.020.040.0110.060.030.050.070.160.0090.0170.0020.0120.00030.00050.00010.00050.00010.00040.00020.0100.030.040.030.040.020.030.040.140