本章内容 聚合物熔体剪切粘度的影响因素 聚合物熔体的压力流动
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浅谈影响聚合物流变行为的主要因素侯健高分子102 班5701110054 摘要:聚合物熔体在一定剪切速率下的黏度,反映了它在该剪切速率时的流变行为。
因此,研究影响聚合物流变行为的主要因素即影响聚合物熔体黏度的因素。
这可以从聚合物本身和工艺条件两方面来考虑。
关键词:聚合物;流变行为;黏度;主要因素1、聚合物结构因素和其他组成成分对黏度的影响聚合物的结构因素包括链结构和链的极性、分子量、分子量分布以及聚合物的组成等.对聚合物的黏度有明显的影响。
聚合物的分子结构对黏度的影响较为复杂。
一般来说,聚合物的链结构的极性使分子间的作用力增大,例如结晶聚合物和极性聚合物。
分子间作用力大,黏度就高,反之则低。
聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等的熔体年度要比聚乙烯、聚内烯大得多。
此外.聚合物分子结构不同,熔体黏度对温度的敏感性也不同。
刚性分子链对温度比对柔性分子链敏感,因此提高其成型温度有利于增加聚合物熔体的流动性。
支链结构对黏度也有影响,又以长支链对黏度的影响最大。
聚合物分子量越大,流动时所受阻力也就越大,熔体黏度必然也就高。
不同的成型方法对聚合物熔体黏度的要求不一样,因此对分子量的要求也不同。
通常注射成型要求聚合物的分子量较低,挤出成型则可吹塑成型所要求的分子量介于挤出成型和注射成型之间聚合物分子量分布对熔体黏度的影响,在不同剪切应力和不同剪切速率下表现不同,当分子量相同时,随着剪切应力或剪切速率的增加,分子量分布宽的要比分子量分布窄的黏度下降快。
实际生产中,塑料成型通常都在较高的剪切作用下进行,因此,分子量分布宽的聚合物熔体黏度小,容易流动,但会使制品的使用性能降低。
为了提高产品质量,要减少聚合物中的低分子量部分,尽量使用分子量分布较窄的聚合物。
2、温度对黏度的影响温度升高,链段活动能力强,分子间距增大,分子间作用力下降,流动性增加,即粘度下降。
不同聚合物其熔体黏度对温度变化的敏感性不完全相同。
一般来说,聚合物熔体黏度对温度的敏感性要比剪切作用的敏感性强,虽然升高温度使黏度降低.但过高的温度却会使聚合物降解,同时增加能量的消耗。
影响粘度的几个因素影响粘度的几个因素粘度是塑料加工性最重要的基本概念之一,是对流动性的定量表示,影响粘度的因素有熔体温度、压力、剪切速率以及相对分子质量等,下面分别叙述。
(1)温度的影响由前面的分析已经知道,塑料的粘度是剪切速率的函数,但是,塑料的粘度同时也受到温度的影响。
所以,只有剪切速率恒定时,研究温度对粘度的影响才有实际意义。
一般说,塑料熔体粘度的敏感性要比对剪切作用敏感强。
研究表明,随着温度的升高,塑料熔体的粘度呈指数函数方式下降。
这是因为,温度升高,必然使得分子间,分子链间的运动加快,从而使得塑料分子链之间的缠绕降低,分子之间的距离增大,从而导致粘度降低。
易于成型,但制品收缩率大,还会引起分解,温度太低,熔体粘度大,流动困难,成型性差,并且弹性大,也会使制品的形状稳定性差。
字串8但是不同的塑料粘度对于温度的程度不同。
聚甲醛对温度的变化最不敏感,其次是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯,最敏感的要数乙酸纤维素,表1中列出了一些常用塑料对于温度的敏感程度。
非常敏感的塑料,温控十分重要,否则粘度较大变化,使操作不稳定,影响产品质量。
表1 一些塑料粘度受温度的影响程度塑料CA PS PP PE POM对温度敏感度最高较高高一般差在实用中,对于温度敏感性好的熔体,可以考虑在成型过程中提高塑料的成型温度来改善塑料的流动性能,如PMMA、PC、CA、PA。
但是对于敏感性差的塑料,提高温度对于改善流动性能并不明显,所以一般不采用提高温度的办法来改进其流动特性。
如POM和PE、PP等非极性塑料,即使温度升幅度很大,粘度却降低很小。
还有,提高温度必须受到一定条件的限制,就是成型温度必须在塑料允许的成型温度范围之内,否则,塑料就会发生降解。
成型设备损耗大,工作条件恶化,得不偿失。
利用活化能的大小来表达物料的粘度和温度的关系,有定量意义。
表2 为一些塑料在低剪切速率下的活化能。
字串3表2 一些塑料的活化能kJ/mol 塑料HDPE PP LDPE PS ABS PC活化能26.5~29.4 37.8~40 49.1 105 88.2~109.2 109.2~126(2)压力的影响塑料熔体内部的分子之间、分子链之间具有微小的空间,即所谓的自由体积。