1、黏度:黏度是流體內部反抗這種流動的內摩擦阻力,與分子間的纏繞程度和分子間的相互作用有關.單位: Pas表觀粘度又可以分為表觀粘度又可以分為剪切黏度剪切黏度和和拉伸黏度拉伸黏度 剪切黏度（剪切黏度（ a） 表觀黏度并不完全反映高分子不可逆形表觀黏度并不完全反映高分子不可逆形變的難易程度變的難易程度.表表 征流動性的好壞征流動性的好壞, 越大越大, 流動性越差流動性越差, 越小越小越好越好. 拉伸流動的研究在高分子材料加工工程中十分重要。在拉伸流動的研究在高分子材料加工工程中十分重要。在纖纖維紡絲和薄膜吹塑維紡絲和薄膜吹塑過程中物料承受強烈的拉伸變形，流動過程過程中物料承受強烈的拉伸變形，流動過程

2、主要為拉伸流動。主要為拉伸流動。纖維紡絲過程為一維的單軸拉伸纖維紡絲過程為一維的單軸拉伸，薄膜吹塑薄膜吹塑過程屬二維的雙向拉伸過程屬二維的雙向拉伸。在其它高分子材料加工過程，如壓延、。在其它高分子材料加工過程，如壓延、擠出、注塑過程中也同樣存在拉伸流動。擠出、注塑過程中也同樣存在拉伸流動。 可以說，凡是彈性液體流經截面有顯著變化的流道時，都有可以說，凡是彈性液體流經截面有顯著變化的流道時，都有拉伸流動存在。拉伸流動存在。 B：t 與 無關:聚合度低的線性高物:POM、PA-66A：t 隨 而,支化聚合物。如支化PEC：t 隨 而,高聚合度PP拉伸流動中會發生鏈纏結, 拉伸黏度降低, 同時鏈伸展

3、并沿流動方向取向,分子間相互作用增加,流動阻力增加,伸展黏度變大.拉伸黏度取決于這兩個因素哪一個占優勢.CA a tBloglog黏度與牛頓定律資料資料： 假設液體或與其相同物質的各部分之間不能滑移，假設液體或與其相同物質的各部分之間不能滑移，所產生的阻力將正比于液體中各部分彼此分離的速所產生的阻力將正比于液體中各部分彼此分離的速度。度。 牛頓（牛頓（16871687年年原理原理） ：比例系數，稱為黏度，表示流體流動阻力的大小。：比例系數，稱為黏度，表示流體流動阻力的大小。單位：單位：Pa s 和和 泊（泊（P） ：1P=0.1 Pa su對大多數高分子熔體而言，低速流動時近似遵循牛頓流動定對

4、大多數高分子熔體而言，低速流動時近似遵循牛頓流動定律，其黏度稱律，其黏度稱零剪切黏度零剪切黏度，也記為，也記為 ；流速較高時，剪切應；流速較高時，剪切應力與剪切速率之間不再呈直線關系力與剪切速率之間不再呈直線關系 可以看出，表觀黏度是剪切速率（或剪切應力）的函數?？梢钥闯觯碛^黏度是剪切速率（或剪切應力）的函數。剪切速率增大，表觀黏度降低，呈剪切速率增大，表觀黏度降低，呈剪切變稀效應剪切變稀效應。 我們稱這類流體為我們稱這類流體為假塑性流體假塑性流體。0下表中是各種液體在下表中是各種液體在2020條件下的黏度條件下的黏度 非牛頓流動非牛頓流動u 實際上大多數液體實際上大多數液體不符合牛頓黏度定

5、律不符合牛頓黏度定律，如高分，如高分子溶液、膠體溶液、乳劑、混懸劑、軟膏以及固子溶液、膠體溶液、乳劑、混懸劑、軟膏以及固- -液液的不均勻體系的流動。把這種的不均勻體系的流動。把這種不遵循牛頓黏度定律的不遵循牛頓黏度定律的物質稱為物質稱為非牛頓流體非牛頓流體，這種物質的流動現象稱為，這種物質的流動現象稱為非牛非牛頓流動頓流動。u流體的剪切速度和剪切應力的變化規律，經作圖后流體的剪切速度和剪切應力的變化規律，經作圖后可得四種曲線的類型：可得四種曲線的類型：塑性流動、假塑性流動、脹形塑性流動、假塑性流動、脹形流動、觸變流動流動、觸變流動。u 對于非牛頓流體可以用旋轉黏度計進行測定。對于非牛頓流體可

6、以用旋轉黏度計進行測定。注意：注意： 實際材料發生的變形和受力情況是復雜的，要找實際材料發生的變形和受力情況是復雜的，要找出其應力出其應力應變之間的關系十分困難。因此，在流變學應變之間的關系十分困難。因此，在流變學中采用一些理想化的實驗中采用一些理想化的實驗簡單實驗簡單實驗。引入：引入：aabbccxzy各向同性膨脹各向同性膨脹ccbbaa111cccbbbaaa3/1331)1 (1/3233VVVV1/ )(/abccbaabcabccbaVVV/V是邊長的分數變化的是邊長的分數變化的3倍倍ccbbll20/VVcccbbblll,1,11,1ffxyllAbcbcz拉伸實驗拉伸實驗稱為伸

7、長比稱為伸長比（Extension ratio）2 1)1)(1(/2VVtan/ lwdtdABFGHDCEBwACDEFGH簡單剪切實驗簡單剪切實驗 稱為稱為剪切應變（剪切應變（Shear stain）稱為稱為剪切速率（剪切速率（Rate of shear）llfdsdft/sft/tyxtxxxzyx面z面y面應力的作用面應力的作用面 用一個數組表示這三個面用一個數組表示這三個面上的應力矢量上的應力矢量應力張量應力張量zzzyzxyzyyyxxzyxxxtttttttttt zyyzzxxzyxxytttttt切向分量互等定律切向分量互等定律 KP3BPVVKB/1 GVVKP/ 材料的

8、應變為其體積變化分數，應力用壓力材料的應變為其體積變化分數，應力用壓力P表示：表示： 3/VV 所以：所以：K為彈性常數，稱為體積模量為彈性常數，稱為體積模量B為體積柔量為體積柔量材料發生剪切應變材料發生剪切應變：G為剪切模量（為剪切模量（Shear modulus） JGJ /1J為剪切柔量為剪切柔量返回E1 涉及聚合物分子中化學鍵的涉及聚合物分子中化學鍵的拉伸、鍵角變化和鍵旋轉，拉伸、鍵角變化和鍵旋轉，不涉及鏈段的運動或整個分不涉及鏈段的運動或整個分子鏈的位移子鏈的位移)21(3)1(2 G)21(3 E)3(3EGEGGKKG39G)1 (2)1(2 EGKGK262312GE E，G，

9、K和和 彈性常數不是相互獨立的，而是相互彈性常數不是相互獨立的，而是相互有一定的關系。因此表征一個材料的線性彈性只需其有一定的關系。因此表征一個材料的線性彈性只需其中兩中兩個就足夠個就足夠. . 一種常見的關系：一種常見的關系： 0.5或材料不可壓縮時，或材料不可壓縮時， E3GE楊氏模量楊氏模量 K體積模量體積模量 G剪切模量剪切模量 / 泊松比泊松比彈性模量譜彈性模量譜 聚合物與其他材料相比，其很明顯的特點是它們的彈性模量聚合物與其他材料相比，其很明顯的特點是它們的彈性模量范圍很寬（在室溫時），相差范圍很寬（在室溫時），相差34個數量級，玻璃態高聚物彈個數量級，玻璃態高聚物彈性模量性模量1

10、03105MPa；橡膠態高聚物彈性模量；橡膠態高聚物彈性模量0.11MPa.v玻璃態高聚物的彈性模量為玻璃態高聚物的彈性模量為103105數量級，數量級，如：酚醛塑料：如：酚醛塑料：E104 MPa 密胺塑料：密胺塑料：E1.4105 MPa 聚氯乙烯聚氯乙烯(硬質硬質)：E4.9103 MPav橡膠和彈性體的模量為橡膠和彈性體的模量為0.11 MPa，比玻璃，比玻璃態聚合物態聚合物 低低34個數量級。個數量級。 3.4 3.4 聚合物彈性模量與溫度的關系聚合物彈性模量與溫度的關系 溫度對體積模量的影響較小溫度對體積模量的影響較小，低于玻璃化溫度和高于玻，低于玻璃化溫度和高于玻璃化溫度的璃化溫

11、度的K相差僅兩倍左右，在同一數量級上。相差僅兩倍左右，在同一數量級上。拉伸和剪切拉伸和剪切模量的溫度依賴性則很大模量的溫度依賴性則很大 無定形線形聚合物的拉伸模量與溫度的關系無定形線形聚合物的拉伸模量與溫度的關系 交聯聚合物（橡膠）的拉伸模量與溫度的關系交聯聚合物（橡膠）的拉伸模量與溫度的關系 分子鏈熱運動加強，回縮分子鏈熱運動加強，回縮力逐漸變大，彈性形變能力逐漸變大，彈性形變能力變小，表現為彈性模量力變小，表現為彈性模量隨溫度升高而增大隨溫度升高而增大.結晶性線形聚合物的拉伸模量與溫度的關系結晶性線形聚合物的拉伸模量與溫度的關系 其形狀與無定型聚合物類似，其區別是坪臺區較寬，其形狀與無定型

12、聚合物類似，其區別是坪臺區較寬，且平臺處的模量較高且平臺處的模量較高. . 微晶的存在微晶的存在起到交聯的起到交聯的作用作用 3.5 3.5 模量的分子量依賴性模量的分子量依賴性 分子量對模量的影響主要在分子量對模量的影響主要在高彈態和粘流態高彈態和粘流態。分子量越高。分子量越高，橡膠坪臺區越寬，但坪臺區的模量數量級不因分子量增，橡膠坪臺區越寬，但坪臺區的模量數量級不因分子量增大而變化，大而變化，玻璃化溫度也保持不變玻璃化溫度也保持不變無定型線形聚合物的拉伸模量與分子量的關系（無定型線形聚合物的拉伸模量與分子量的關系（ABC） 低溫時粘彈性主要決定于大分子低溫時粘彈性主要決定于大分子鏈的小鏈段

13、的運動，而與大分子鏈的小鏈段的運動，而與大分子鏈本身的尺寸基本上無關。在高鏈本身的尺寸基本上無關。在高溫時的粘彈性則涉及到較大鏈段溫時的粘彈性則涉及到較大鏈段的復雜運動，以解開纏繞并最后的復雜運動，以解開纏繞并最后大分子鏈間相互滑移大分子鏈間相互滑移 ，所以分，所以分子量對拉伸模量的影響主要在高子量對拉伸模量的影響主要在高彈態和粘流態彈態和粘流態3.63.6交聯度對拉伸模量的影響交聯度對拉伸模量的影響 交聯聚合物（橡膠）的拉伸模量與交聯度的關系交聯聚合物（橡膠）的拉伸模量與交聯度的關系 隨著交聯度上升，橡膠坪臺模量上升，交聯度上升至形隨著交聯度上升，橡膠坪臺模量上升，交聯度上升至形成網狀結構時

14、，成網狀結構時，E幾乎保持不變直到超過分解溫度時發生分解幾乎保持不變直到超過分解溫度時發生分解。同時玻璃化溫度也隨交聯度提高而上升，而且。同時玻璃化溫度也隨交聯度提高而上升，而且玻璃化轉變玻璃化轉變區加寬（區加寬（T Tg g升高）升高） 3.7 3.7 結晶度的影響結晶度的影響 隨著結晶度的提高，在低溫沒有影響，橡膠坪臺隨著結晶度的提高，在低溫沒有影響，橡膠坪臺升高，結晶起交聯作用。升高，結晶起交聯作用。Tg不受結晶度影響不受結晶度影響 結晶性線性聚合物的拉伸模量與結晶度的關系結晶性線性聚合物的拉伸模量與結晶度的關系 3.5 3.5 聚合物的體積模量聚合物的體積模量 3.5.1 3.5.1

15、在高于在高于T Tg g和和T Tmm時聚合物的體積模量時聚合物的體積模量 3.5.2 3.5.2 玻璃態無定形聚臺物的體積模量玻璃態無定形聚臺物的體積模量 低于玻璃化溫度時的低于玻璃化溫度時的K K比高于比高于TgTg時的最多大兩倍，前面已經時的最多大兩倍，前面已經 看到，其他模量的變化則大得多看到，其他模量的變化則大得多3.5.3 3.5.3 結晶聚合物的結晶聚合物的K K 結晶聚合物的結晶聚合物的K K（體積模量）與無定形聚合物接近，數（體積模量）與無定形聚合物接近，數量級也是量級也是10103 3 MPaMPa。一般說，結晶度愈高，。一般說，結晶度愈高，K K愈大。愈大。3.5.4 3

16、.5.4 偏離線彈性的情況偏離線彈性的情況 當壓力很高時會出現非線性彈性，在用各種加壓速當壓力很高時會出現非線性彈性，在用各種加壓速度或頻率時也會出現粘彈性，即時間依賴性度或頻率時也會出現粘彈性，即時間依賴性 3.6 3.6 線彈性的適用范圍線彈性的適用范圍 只有在變形很小時，下列材料才符合線彈性理論只有在變形很小時，下列材料才符合線彈性理論 1)陶瓷：絕大部分適用，只要應力小于破壞極限值陶瓷：絕大部分適用，只要應力小于破壞極限值 2)金屬：在低于熔點的溫度時或應變較大時，出現非金屬：在低于熔點的溫度時或應變較大時，出現非線性的彈性，應變很大時出現塑性和斷裂；在精確的實線性的彈性，應變很大時出

17、現塑性和斷裂；在精確的實驗中有些金屬出現蠕變，即與時間有關的變形；驗中有些金屬出現蠕變，即與時間有關的變形；3)結晶體：原子、離子或分子晶體結晶體：原子、離子或分子晶體 4)玻璃態材料：低于玻璃態溫度時的聚合物；在玻璃態材料：低于玻璃態溫度時的聚合物；在動態試驗中可能出現粘彈性動態試驗中可能出現粘彈性(線性或非線性線性或非線性)；應力；應力很高時出現塑性或斷裂。很高時出現塑性或斷裂。5)交聯聚合物交聯聚合物即使在溫度比玻璃化溫度高許多時仍符合即使在溫度比玻璃化溫度高許多時仍符合線彈性（如實驗時有足夠的時間使材料能達到平衡態）線彈性（如實驗時有足夠的時間使材料能達到平衡態）。在時間較長的試驗中出現粘彈性，應變較大時出現非。在時間較長的試驗中出現粘彈性，應變較大時出現非線性彈性，應力很高時可能斷裂線性彈性，應力很高時可能斷裂 6)線型和支鏈聚合物在溫度比線型和支鏈聚合物在溫度比Tg高許多時高許多時在各向同性壓縮在各向同性壓縮實驗中仍符合線彈性。在其