《流变学》期末复习试题.docx

1、造成聚合物出模膨胀的原因有：入口效应和高弹形变.2、假塑性流体的流动曲线包括3个区域，分别是：第二牛顿区里型流动区；第二流动区.对于假¾g性流体,非牛顿指数1,胀塑性流加E牛顿指数J1.3、在恒温、稳态情况下，大多数聚合物熔体的拉伸黏度随拉伸应力的变化出现一升高、和不变三种情形.4、高聚物分子量越大，松弛时间越足,材料弹性越一_一分子量分布越宽，材料弹性越N1.J挤出机挤出速率越高，材料弹性越大.挤出机挤出温度越高，材料弹性越大,压力越高，聚合物的粘度越大.5、从流动曲线来看，偏二氯乙烯氯乙烯共聚物属于牛顿流体,炭黑填充橡胶属于宾汉流体.聚氯乙烯棉属于一胀型性_流体.聚碳酸酯属于WE题_流体.核酸钙填剂K乙烯属于宾汉流体.6、充模过程中，熔体温度越高，模温越高，压力降越小.所用材料凝固温度越低_和热扩散系数里J越有利于充模。7、聚核酸酯粘度对剪切速率依赖性达工在实际挤出操作过程中，针对聚碳酸酯类高分子材料，采用调节温度比调节剪切速率来改善它的流动性效果更好。&炭黑填充橡胶，在同样炭黑含量下，炭黑结构性越大，体系粘度越位一体系弹性越小.碳酸钙填充塑料，碳酸钙含量越高，体系粘度越大.9、留律方程是最简单的描述非牛顿流体剪切应力与剪切速率之间关系的方程，其本构方程是_£三二倒坐J.10、由流动边界所造成的剪切流动，称为拖曳流动；在两平行板间简单的剪切流动场中速度分布为线性，11、在挤出成型过程中，节流比为0时，为自由挤出，挤出物塑炼质量较建,要实现稳定挤出，加料口的压力波动要也_,12、许多高分子浓溶液和熔体，在剪切速率不大时（<IO3S1）,剪切应力与剪切速率满足寻律方程即G=KX片4,其中n称为施生顼指数，对牛顿流体，n三1.,K=临剪切温度;对假塑性流体11<1.13、粘流活化能的大小与分子结构有关，对于掾胶、纤维素及塑料来说，该三种粘流活化能的大小顺序是纤维索>塑料>橡胶。14、高分子粘度的温度敏感性与材料的加工行为有关.粘-温敏感性大的材料，宜采取超降低粘度，如树脂，纤维等；粘-温敏感性小的树斗.如橡胶,其粘度随温度上升变化不大，不宜采取升温的办法降低粘度，工业上多通过提高剪切速率，以降低分子量来降低粘度.15、输送过程过程中三大基本方程式分是砂量谴、能量方程、连续性方程.16、掾胶制品添加炭黑后,拉伸强度能够显著提高。一股炭黑的用量越W,粒径越4.结构性越大_,体系的粘度增加的越大.17、影响熔体挤出破裂的因素大致可分为三类：一是口横形状和大小；二是材料加工工艺条件；三是材料自身性质。18、丁苯檄胶流动性比顺丁掾胶工对于假塑性流体，非牛顿指数,1,胀塑性流体非牛顿指数2_1.19、聚乙烯粘度对剪切速率依赖性达上炭黑填充掾胶，在同样炭黑含量下，炭黑粒径越小，体系粘度越大一体系弹性越，20、聚合物流体一般尾于假塑性流体,粘度随应变速率的增大而避1.,用幕律方程表示时，n1.通常假塑性流体的表观粘度其真实粘度.21、聚合物熔体的弹性效应包括熔体破裂、包轴现象和可回宸形变.(任写三个)剪切速率增大，熔体的弹性效应莺至；分子量增大，熔体弹性效应变大；分子量分布增宽，熔体弹性效应一变大。22、对高分子熔体来说，延长定型长度,可以空熔体破裂现象，聚丙烯挤出破裂属于1.DPE型熔体破裂.23、一般来说，分子链刚性大，极性强或含有较大侧基的材料，粘流活化能高，粘-温敏感性大_,温度升高，粘度降低.,或体系中加入填料而导24、聚合物熔体随挤出温度的诵_、挤出速率.致高分子熔体弹性形变，也时，挤出胀大现象明显减轻。25、从流变学角度出发，实现稳定挤出的措施主要有：(1)加料口供料速度必须均匀；(2)减少噱槽深度和减少机筒与噱杆突棱的间隙；3)Jg节机头流动系数；(4)适当阚氐挤出温度；(5)适当增加螺杆长度.26天然橡胶的流动性比丁苯椽胶的流动性比动员方程：在X方向x+叫(*广匕在y方向是表示速度随时间的变化率,是局部加速度,其余三项是随空间坐标变化,是迁移加速度.由于P是单位体积的质量,所以左边相当于力,是惯性力项,反映单位时间单位体积内流体动量的增量.右边第一项是静压力项,反映静压力对动量的影响;第二项是粘性力项,反映流体粘性对动量的影响;第三项是重力项,反映重力对动量的影响.可见,惯性力=静压力+粘性力+重力.任何流体都适用.由于高分子流体的粘度很大,重力常忽略不计.影响流体的流动主要是压力和粘弹力.流动形式可区分为:压力流和拖曳流.用于求温度分布的能量守恒方程式中左边是单位时间内某一点温度的变化,对于不可压缩高聚物流体,此项可忽略不计.第二项是由热传导引起的温度变化,第三项是由机械功变为热能引起的温度变化.8、牛顿流体的本构方程=生=d小9、鬲律流体的本构方程F=-1J。252)/2仁田2-26儿19自分不利八年5然度整9度的变化-*WI91.2-dit.u3-M1.fn.4-*ttR45I第惟H;6一焉不.乙灶门一乙-RM三W1.K-;事乙Mpo'tH,yraiJiiiKAhftCIZMH-三strtIj-t4(t),J-(*n-*R<MTmWM-:t2V原因：高分子链很长，熔体内部形成一种网状缠结结构，通过分子间作用力或几何位相物理结点形成，在一定的温度或外力作用下,可发生"解缠结"导致分子链相对位移而流动.正是由于这种网状结构的存在以及大分子无规则热运动,使整个分子的相对位移比较困难，所以流动粘度比小分子液体大得多.弹性记忆效应：聚合物分子链在自由状态下一般是卷曲的，但在外力作用下而流动时，分子链不仅发生相对位移，而且高分子链不可避免地要顺着外力方向有所伸展，发生构象改变，也就是说，在高聚物粘性流动的同时，必然会伴随一定量的高弹形变，当外力消失后，高分子链又自发地卷曲起来，因而整个形变必将恢复一部分.技流动中质点运动速度的分布，可将流动分为剪切流动和拉伸流动按流动曲线分，可分为牛顿流体和非牛顿流体.凡流动行为符合牛顿流动定律的液体称为牛顿流体，凡是不符合牛顿流动定律的称为非牛顿流动.假塑性流体的流动曲线和粘度与切变速率关系OA段，剪切速率Y-O,T-Y呈线性关系,流动性质与牛顿型流体相仿，粘度趋于常数，称零剪切粘度no.这一区域称第一牛顿区.AB段，当剪切速率超过某一临界值丫后，材料流动性质出现非牛顿性，剪切粘度（实际上是表现剪切粘度n,即T与丫曲线上一点与原点连线的斜率，后面将详细介绍）随剪切速率Y增大而逐渐下降，出现"剪切变稀"行为，这一区域是高分子材料加工的典型流动区.BC段，剪切速率非常高时，-8时，剪切粘度又趋于另一个定值如称无穷剪切粘度，这一区域称第二牛顿区，通常实睑达不到该区域，因为在此之前，流动已变得极不稳定，甚至被破坏.绝大多数高聚物熔体的no,a,8有如下大小顺序o>3>表观粘度a定义流动曲线上某一点T与Y的比值主要梯汨星剪切速率很低时，流动行为基本上同牛顿型流体，剪切速率超过某一临界后,剪切粘度随增大而增大，呈''剪切变稠在流动曲线，流动曲线弯向切应力坐标轴.具有一定浓度的，颗粒形状不规则的悬浮体系，如高聚物一填料、聚氯乙烯糊属于胀塑体.d图1.n典应力与速度梯度关系耳律方程=kn影响n与k的因素：1、剪切速率：剪切速率越大，n越小，材料非牛顿性越强.2、温度：n随温度降低而减小，降低温度，分子链运动不够活跃，粘弹效应突出，更易引起非牛顿型流动。K随温度升高而减小.K是稠度指数，温度升高,流体粘性减小，K减小.3、分子量分布：n随分子量分布加宽而减小，非牛顿性突出.4、填加剂补强剂的加入可使n值减小，而软化剂的加入可使n增大.剪切粘度受众多因素影响，如实睑和生产工艺条件（温度T,压力P,剪切速率，剪切应力等）；物料结构及成分的影响（配方成分）；大分子结构参数的影响（平均分子量，分布，支化等）,链结构：分子间作用力小，分子链柔顺性大,分子链中链段数越多而且越短,链段活动能力越大，钻孔洞容易，通过链段i舌动产生的大分子相对位移的效果也越大，流动性越好.kiMyMn<M1、极性：一般而言，极性高分子链之间的相互作用大于非极性高分子，因此流动性较差.2、分子量：线性柔性链高分子熔体或浓溶液的no剪切粘度与平均分子量之间的关系符合Fox-F1.ory公式一股柔性链材料的K1.K2值较小，W胜链的Ki.K2大.随温度的变化规律与（1。随温度的变化相仿，符合ArrheniUS方程.3、分子量分布：当分布加宽时,物料的粘流温度下降，流动恸口工行为均有改善.照E牛顿流变性较为显著4、支化结构5、交联影响：当聚合转化率太高，温度太高，支化度过高或通过链转移，则可能交联成凝胶.己发现橡胶粘度随凝胶量增大而升高,流动性变差，但挺性好，抗冷流性好.?£W一图4201831时几种不K分了勺的聚木乙烯的帖理与切变速率的关系从上列下各曲线对应的分子川分别是242000.217OOO.i790.117000.4X500随分子量增高，材料粘度迅速增大，而且，随分子量增大，加开始发生剪切变稀的临界剪切速率变小，非牛顿流动性突出,分子量大，其变形松弛时间长，流动中发生取向的分子链不易恢复原形，较早的出现流动阻力减少的现象，又因为分子量大的材料，内部缠结点多，容易在较小的剪切速率下开始解缠结和再缠结的动态过程。25不同分r电分布箍密度米乙优的妁化枯度“内对八乐.作图MwM.-16;BMwM.-H4剪切速率增大时，B首先在较低的剪切速率下，开始出现剪切变稀的现象，到高剪切速率下，B的粘度比A低IM428£化T纹PQ分UHWMI女匕我RjI-13分子母比tt便J数叫X1-3开始出现牛顿性流动的Y值，即从水平线转变为曲线的转折点对应的Y值，随着分子量的增大向低Y值方向移动，即分子生越大，出现非牛顿型流动的Y值越低，流变性越强：M1.>M2>M3,1.>2>3分子量大,缠结点多，有些易解脱，所以粘度容易下降.分子量相同，但分布宽窄不同的聚合物,其流变性不同,如右图，当Y较小时,分子量分布宽的熔体粘度较高，当Y增大时，分布宽的高聚物首先开始出现粘度下降，出则E牛顿型流动的Y值比分布窄的要低，即1.<2,分布宽的粘度下降比分布窄的下降得快，即分布窄的非牛顿性较强，显示出对Y较为敏感.适当的控制加工温度是调节高聚物流动性的重要手段。粘度随Tt而降低,温度升高，分子活动性增强，分子间距离增大，分子间摩擦力减小,流动阻力减小，粘度降低。在较高的温度下，T>Tg+100C以上时，高聚物熔体内自由体积相当大，流动粘度的大小主要取决于高分子链本身的结构，即链段跃迁能力，此时高聚物熔体的粘度与T可用低分子液体的n-T关系式，即Arrhenius方程瑜述曲见n粘度，A与物质性质有关的常数，E粘流活化能J/mo1.,R气体常数,R=8.314Jmok,T绝对温度.当温度接近和低于物料粘流温度时，即在Tg-Tg+100C范围内，材料的粘温关系用W1.F方(律鲍.=1./=T744(f)Ot为移动因子，n(Tg)Fz5i,6+-x为Tg时的材料粘度，对于大多数非晶高分子材料,(Tg)IO12Pa-Sin7=inA÷1.RT粘流活化能E定义为分子链流动时用于克服分子间作用力以便更换位置所需要的能量,或者每摩尔运动单元所需要的能量,它表征粘度对温度的依赖性，E越大，粘度对温度的依赖性越