塑料成型的理論基礎(chǔ)

第二章塑料成型的理論基礎(chǔ)2.1概述2.2聚合物的流變行為2.3聚合物的加熱與冷卻2.4聚合物的結(jié)晶2.5成型過程中的定向作用2.6聚合物的降解2.7聚合物的交聯(lián)JJJJJJJ2.1概述塑料成型是將塑料(聚合物及所需助劑)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)用材料或塑料制品的一門工程技術(shù)。本章內(nèi)容：聚合物在成型加工過程中表現(xiàn)的一些共同的基本物理和化學(xué)行為。包括：流變、傳熱、結(jié)晶、定向、化學(xué)反應(yīng)等。1.聚合物的可擠壓性一、聚合物的加工性質(zhì)可擠壓性是指聚合物通過擠壓作用形變時(shí)獲得一定形狀并保持這種形狀的能力。在塑料成型過程中，常見的擠壓作用有物料在擠出機(jī)和注射機(jī)料筒中、壓延機(jī)輥筒間以及在模具中所受到的擠壓作用。衡量聚合物可擠壓性的物理量是熔體的粘度(剪切粘度和拉伸粘度)。聚合物的可擠壓性小僅與其分子結(jié)構(gòu)、相對(duì)分子質(zhì)量和組成有關(guān)，而且與溫度、壓力等成型條件有關(guān)。評(píng)價(jià)聚合物擠壓性的方法，是測(cè)定聚合物的流動(dòng)度(粘度的倒數(shù))，通常簡(jiǎn)便實(shí)用的方法是測(cè)定聚合物的熔體流動(dòng)速率；在給定溫度和給定剪切應(yīng)力(定負(fù)荷)下，10min內(nèi)聚合物經(jīng)出料孔擠出的克數(shù)，以[MFR]表示。2.聚合物的可模塑性聚合物在溫度和壓力作用下發(fā)生形變并在模具型腔中模制成型的能力，稱為可模塑性。注射、擠出、模壓等成型方法對(duì)聚合物的可模塑性要求是：能充滿模具型腔獲得制品所需尺寸精度，有一定的密實(shí)度，滿足制品合格的使用性能等?？赡Ｋ苄灾饕Q于聚合物本身的屬性(如流變性、熱性能、物理力學(xué)性能以及熱固性塑料的化學(xué)反應(yīng)性能等)，工藝因素(溫度、壓力、成型周期等)以及模具的結(jié)構(gòu)尺寸。聚合物的可模塑性通常用下圖所示的螺旋流動(dòng)試驗(yàn)來判斷。聚合物熔體在注射壓力作用下，由阿基米德螺旋形槽的模具的中部進(jìn)入，經(jīng)流動(dòng)而逐漸冷卻硬化為螺旋線．以螺旋線的長(zhǎng)度來判斷聚合物流動(dòng)件的優(yōu)劣。聚合物的可模塑性(即L的長(zhǎng)度)與加工條件ΔP/Δt有關(guān)，也與聚合物的流變性、熱性能ρΔH／λη有關(guān)，還與螺槽的截面尺寸、形狀(cd2)有關(guān)，螺旋線愈長(zhǎng)．聚合物的流動(dòng)性愈好。螺旋流動(dòng)實(shí)驗(yàn)的意義在于幫助人們了解聚合物的流變性質(zhì)，確定壓力、溫度、模塑周期等最佳工藝條件，反映聚合物相對(duì)分子質(zhì)量和配方中各助劑的成分和用量以及模具結(jié)構(gòu)，尺寸對(duì)聚合物可模塑性的影響。為求得較好的可模塑性，要注意各影響因素之間的相互匹配和相互制約的關(guān)系；在提高可模塑性的同時(shí)，要兼顧到諸因素對(duì)制品使用性能的影響。壓力過高會(huì)引起溢料，壓力過低則充模不足成型困難；溫度過高會(huì)使制品收縮率增大，甚至引起聚合物的分解，溫度過低則物料流動(dòng)困難，交聯(lián)反應(yīng)不足，制品性能變劣。四條曲線所構(gòu)成的面積，才是模塑的最佳區(qū)域。3.聚合物的可紡性常規(guī)的紡絲方法有三種，即熔體紡絲、濕法紡絲和干法紡絲。聚合物的可紡性是指材料經(jīng)成型加工為連續(xù)的固態(tài)纖維的能力?？杉徯灾饕Q于聚合物材料的流變性，熔體粘度、拉伸比、噴絲孔尺寸和形狀、擠出絲條與冷卻介質(zhì)之間傳質(zhì)和傳熱速率、熔體的熱化學(xué)穩(wěn)定性等。當(dāng)熔熔體體以以速速度度υ從噴噴絲絲板板毛毛細(xì)細(xì)孔孔流流出出后后，，形形成成穩(wěn)穩(wěn)定定細(xì)細(xì)流流。。細(xì)流流的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性可可用用下下式式表表示示：：可以以看看出出，，聚聚合合物物具具有有可可紡紡性性，，在在于于其其熔熔體體粘粘度度較較高高(約約104Pa··s)、、表表面面張張力力較較小小(約約為為0.025N／／m)所所致致。。紡紡絲絲過過程程中中，，由由于于拉拉伸伸定定向向以以及及隨隨著著冷冷卻卻作作用用而而使使熔熔體體粘粘度度增增大大，，都都有有利利于于拉拉絲絲熔熔體體強(qiáng)強(qiáng)度度的的提提高高，，從從面面提提高高熔熔體體紹紹流流的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性。。在纖纖維維工工業(yè)業(yè)中中，，還還常常用用拉伸伸比比的的最最大大值值表示示材材料料的的可可紡紡性性。。4.聚聚合合物物的的可可延延性性非晶晶或或半半結(jié)結(jié)晶晶聚聚合合物物在在受受到到壓壓延延成成拉拉伸伸時(shí)時(shí)變變形形的的能能力力稱稱為為可可延延性性，，利利用用聚聚合合物物的的可可延延性性，，通通過過壓壓延延和和拉拉伸伸工工藝藝可可生生產(chǎn)產(chǎn)片片材材、、薄薄膜膜和和纖纖維維。。聚合物的的可延性性取決于于材料產(chǎn)產(chǎn)生塑性性變形的的能力和和應(yīng)變硬硬化作用用。形變能力力與固態(tài)態(tài)聚合物物的長(zhǎng)鏈鏈結(jié)構(gòu)和和柔性(內(nèi)因)及其所所處的環(huán)環(huán)境溫度度(外因因)有關(guān)關(guān)：而應(yīng)應(yīng)變硬化化作用則則與聚合合物的取取向程度度有關(guān)。。等速拉仲仲條件下下測(cè)得的的非晶態(tài)態(tài)聚合物物拉伸斷斷裂狀態(tài)態(tài)圖．2.2聚聚合合物的流流變行為為2.2.1概概述2.2.2剪剪切粘粘度和非非牛頓流流動(dòng)2.2.3拉拉伸粘粘度2.2.4溫溫度和和壓力對(duì)對(duì)粘度的的影響2.2.5彈彈性2.2.6流流體在在簡(jiǎn)單截截面管道道中的流流動(dòng)2.2.7流流動(dòng)的的缺陷2.2.1概述聚合物在在成型加加工過程程中的形形變是由由于外力力作用的的結(jié)果，，材料受受力后內(nèi)內(nèi)部產(chǎn)生生與外力力相平衡衡的應(yīng)力力。隨受力方方式的不不同應(yīng)力力通常有有三種類類型：剪切應(yīng)力力：τ拉伸應(yīng)力力：σ流體靜壓壓力：P材料受力力后產(chǎn)生生的形變變和尺寸寸改變（（即幾何何形狀的的改變））稱為應(yīng)應(yīng)變?chǔ)?。。在上述三三種應(yīng)力力作用下下的應(yīng)變變相應(yīng)為為簡(jiǎn)單的的剪切、、簡(jiǎn)單的的拉伸和和流體靜靜壓力的的均勻壓壓縮。聚合物加加工時(shí)受受到剪切切力作用用產(chǎn)生的的流動(dòng)稱稱為剪切切流動(dòng)。。如：聚聚合物在在擠出機(jī)機(jī)、口模模、注射射機(jī)、噴噴嘴、流流道等中中的流動(dòng)動(dòng)。聚合物在在加工過過程中受受到拉應(yīng)應(yīng)力作用用引起的的流動(dòng)稱稱為拉伸伸流動(dòng)。。如：拉拉幅生產(chǎn)產(chǎn)薄膜、、吹塑薄薄膜等。。加工中流流體靜壓壓力對(duì)流流體流動(dòng)動(dòng)性質(zhì)的的影響相相對(duì)來說說不及前前兩者顯顯著，但但它對(duì)粘粘度有影影響。在實(shí)際加加工過程程中材料料受力非非常復(fù)雜雜，往往往是三種種簡(jiǎn)單應(yīng)應(yīng)力的組組合。實(shí)實(shí)際應(yīng)變變也是多多種應(yīng)變變的迭加加。加工過程程中聚合合物的流流變性質(zhì)質(zhì)主要表表現(xiàn)為粘度的變變化，所以聚合合物流體體的粘度度及其變變化是聚聚合物加加工過程程最為重重要的參參數(shù)。根據(jù)流動(dòng)動(dòng)過程聚聚合物粘粘度與應(yīng)應(yīng)力或應(yīng)應(yīng)變速率率的關(guān)系系，可以以將聚合合物的流流動(dòng)行為為分為兩兩大類：：（?。┡ｎD流體體，其流動(dòng)動(dòng)行為稱稱為牛頓頓型流動(dòng)動(dòng)；（ⅱ）非牛頓流流體，其流動(dòng)動(dòng)行為稱稱為非牛牛頓型流流動(dòng)。2.2.2剪剪切粘度度和非牛牛頓流動(dòng)動(dòng)一、基本本流動(dòng)類類型聚合物流流體由于于在成型型條件下下的流速速、外部部作用力力形式、、流道幾幾何形狀狀和熱量量傳遞等等情況的的不同，，可表現(xiàn)現(xiàn)出不同同的流動(dòng)動(dòng)類型。（1））層流流流體體流動(dòng)動(dòng)的特特點(diǎn)：：液體主主體的的流動(dòng)動(dòng)是按按照許許多彼彼此平行的的流層層進(jìn)行的的；同一流流層之之間的的各點(diǎn)點(diǎn)速度彼彼此相相同；各層之之間的的速度度不一一定相相等，，各層層之間間無可見見的擾擾動(dòng)。聚合物物流體體的粘粘度大大，流流速低低，Re<10，一一般為為層流流。1、層層流與與湍流流當(dāng)有剪剪切應(yīng)應(yīng)力ττ（N/m2或Pa）于于定溫溫下施施加到到兩個(gè)個(gè)相距距為dr的的流體體平行行層面面并以以相對(duì)對(duì)速度度dυυ運(yùn)動(dòng)動(dòng)，則則剪切切應(yīng)力力與剪剪切速速率dυ/dr（（s-1）之間間呈直線關(guān)關(guān)系。牛頓流流動(dòng)定定律：：η為比例例常數(shù)數(shù)，稱稱為切切變粘粘度系系數(shù)或或牛頓頓粘度度，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱粘粘度，，單位位為：：Pa.s牛頓流流體的的流動(dòng)動(dòng)曲線線是通通過原原點(diǎn)的的直線線，該該直線線與軸軸夾夾角θθ的正正切值值為牛牛頓粘粘度值值。圖2-2牛牛頓流流體的的流動(dòng)動(dòng)曲線線（2））湍流流（又又稱紊紊流））如果流流動(dòng)速速度增增大且且超過過臨界界值時(shí)時(shí)，則則流動(dòng)動(dòng)轉(zhuǎn)為為湍流流。湍湍流時(shí)時(shí)，液液體各各點(diǎn)速速度的的大小和和方向向都隨時(shí)間間而變變化。此時(shí)時(shí)流體體內(nèi)會(huì)會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)擾動(dòng)動(dòng)。雷諾數(shù)數(shù)：Re>4000聚合物物流體體和聚聚合物物分散散體的的流動(dòng)動(dòng)Re<2300，因因此為為層流流。聚合物物流體體在成成型加加工過過程中中，表表現(xiàn)的的流動(dòng)動(dòng)行為為不遵遵從牛牛頓流流動(dòng)定定律，，稱為為非牛牛頓型型流體體，其其流動(dòng)動(dòng)時(shí)剪剪切應(yīng)應(yīng)力和和剪切切速率率的比比值稱稱為表表觀粘粘度ηa。2、穩(wěn)穩(wěn)態(tài)流流動(dòng)和和非穩(wěn)穩(wěn)態(tài)流流動(dòng)穩(wěn)態(tài)流流動(dòng)，，是指指流體體的流流動(dòng)狀狀況不不隨時(shí)時(shí)間而而變化化的流流動(dòng)，，其主主要特特征是是引起起流動(dòng)動(dòng)的力力與流流體的的粘性性阻力力相平平衡，，即流流體的的溫度度、壓壓力、、流動(dòng)動(dòng)速度度、速速度分分布和和剪切切應(yīng)變變等都都不隨隨時(shí)間間而變變化。。反之，，流體體的流流動(dòng)狀狀況隨隨時(shí)間間面變變化者者就稱稱為非非穩(wěn)態(tài)態(tài)流動(dòng)動(dòng)。聚合物物熔體體是一一粘彈彈性流流體，，在彈彈性形形變達(dá)達(dá)到平平衡之之前，，總形形變速速率由由大到到小變變化，，呈非非穩(wěn)態(tài)態(tài)流動(dòng)動(dòng)；而而在彈彈性變變形達(dá)達(dá)到平平衡后后，就就只有有粘性性形變變隨時(shí)時(shí)間延延長(zhǎng)而而均衡衡地發(fā)發(fā)展，，流動(dòng)動(dòng)即進(jìn)進(jìn)入穩(wěn)穩(wěn)定狀狀態(tài)。。對(duì)聚合合物流流體流流變性性的研研究，，一般般都假假定是是在穩(wěn)穩(wěn)態(tài)條條件下下進(jìn)行行的。。3、等等溫流流動(dòng)和和非等等溫流流動(dòng)等溫流流動(dòng)，，是指指在流流體各各處的的溫度度保持持不變變情況況下的的流動(dòng)動(dòng)。在在等溫溫流動(dòng)動(dòng)的情情況下下，流流體與與外界界可以以進(jìn)行行熱量量傳遞遞，但但傳入入和傳傳出的的熱量量應(yīng)保保持相相等。。在塑料料成型型的實(shí)實(shí)際條條件下下，聚聚合物物流體體的流流動(dòng)一一般均均呈現(xiàn)現(xiàn)非等等溫狀狀態(tài)。。4、拉拉伸流流動(dòng)和和剪切切流動(dòng)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)速速度僅僅沿流流動(dòng)方方向發(fā)發(fā)生變變化，，如圖圖2——2（（a））所示示，稱稱為拉拉伸流流動(dòng)，，質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)速度度僅沿沿與流流動(dòng)方方向垂垂直的的方向向發(fā)生生變化化，如如圖2—2(b)所所示，，稱為為剪切切流動(dòng)動(dòng)。5、一一維流流動(dòng)、、二維維流動(dòng)動(dòng)和三三維流流動(dòng)在一維流流動(dòng)中，流流體內(nèi)內(nèi)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的速速度僅僅在一一個(gè)方方向上上變化化，即即在流流通截截面上上任何何一點(diǎn)點(diǎn)的速速度只只需用用一個(gè)個(gè)垂直直于流流動(dòng)方方向的的坐標(biāo)標(biāo)表示示。例如，，聚合合物流流體在在等截截面圓圓管內(nèi)內(nèi)作層層狀流流動(dòng)時(shí)時(shí)其速速度分分布僅僅是圓圓管半半徑的的函數(shù)數(shù)，是是一種種典型型的一一維流流動(dòng)。。在二維維流動(dòng)動(dòng)中．．流道道截面面上各各點(diǎn)的的速度度需要要用兩兩個(gè)垂垂直于于流動(dòng)動(dòng)方向向的坐坐標(biāo)表表示。。流體體在矩矩形截截面通通道中中流動(dòng)動(dòng)時(shí)，，其流流速在在通道道的高高度和和寬度度兩個(gè)個(gè)方向向上均均發(fā)生生變化化，是是典型型的二維流流動(dòng)。流體在在錐形形或其其它截截面呈呈逐漸漸縮小小形狀狀通道道中的的流動(dòng)動(dòng)，其其質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的速速度不不僅沿沿通道道截面面縱橫橫兩個(gè)個(gè)方向向變化化，而而且也也沿主主流動(dòng)動(dòng)方向向變化化，即即流體體的流流速要要用三三個(gè)相相互垂垂直的的坐標(biāo)標(biāo)表示示，因因而稱稱為三維流流動(dòng)。二、非非牛頓頓型流流體1、粘粘性系系統(tǒng)不同類類型流流體粘粘性流流動(dòng)時(shí)時(shí)的ττ隨γγ變變化的的關(guān)系系曲線線，稱稱為流流動(dòng)曲曲線或或流變變曲線線。粘性系系統(tǒng)在在受到到外力力作用用而發(fā)發(fā)生流流動(dòng)時(shí)時(shí)的特特性是是：其剪切切速率率只依依賴于于所施施加剪剪切應(yīng)應(yīng)力的的大小小。（1））賓哈哈流體體與牛頓頓流體體相比比，剪剪切應(yīng)應(yīng)力與與剪切切速率率之間間也呈呈線性性關(guān)系系。但但此直直線的的起始始點(diǎn)存存在屈屈服應(yīng)應(yīng)力ττу，只有有當(dāng)剪剪切應(yīng)應(yīng)力高高于ττу時(shí)，賓賓哈流流體才才開始始流動(dòng)動(dòng)。流動(dòng)方方程：：為賓哈哈粘度度，也稱剛剛度系系數(shù)。。當(dāng)ττ<τy時(shí)，材材料完完全不不流動(dòng)動(dòng)；＝0，，ηp＝?τ>τy時(shí)，呈呈現(xiàn)流流動(dòng)行行為。。如：牙牙膏、、油漆漆、潤潤滑脂脂、泥泥漿、、下水水污泥泥、聚聚合物物濃溶溶液、、凝膠膠性糊糊塑料料等。。賓哈流流體因因流動(dòng)動(dòng)而產(chǎn)產(chǎn)生的的形變變完全全不能能恢復(fù)復(fù)而作作為永永久變變形保保存下下來，，即這這種流流動(dòng)變變形具具有典典型塑塑性形形變的的特征征，故故又常常將賓賓哈流流體稱稱為塑塑性流流體。。（2）假假塑性流流體非牛頓流流體中最最為普通通的一種種。流動(dòng)曲線線：流動(dòng)曲線線不是直直線，而而是一條條斜率先先迅速變變大而后后又逐漸漸變小的的曲線，，而且不不存在屈屈服應(yīng)力力。流體的表表觀粘度度隨剪切切應(yīng)力的的增加而而降低。。即：剪切變稀稀。如：橡膠膠、絕大大多數(shù)聚聚合物、、塑料的的熔體和和溶液。。（3）膨膨脹性流流體流動(dòng)曲線線：非直線的的，斜率先逐逐漸變小小而后又又逐漸變變大的曲曲線，也不存在在屈服應(yīng)應(yīng)力。表觀粘度度會(huì)隨剪剪切應(yīng)力力的增加加而上升升。即：：剪切變稠稠。如：固體體含量高高的懸浮浮液、較較高剪切切速率下下的PVC糊塑塑料。（4）冪冪律函數(shù)數(shù)方程描述假塑塑性和膨膨脹性的的非牛頓頓流體的的流變行行為，可可用下式式描述：：k：流體體稠度n：流動(dòng)動(dòng)行為指指數(shù),是判斷斷這種流流體與牛牛頓型流流體流動(dòng)動(dòng)行為差差別大小小的參數(shù)數(shù)k值越大大，流體體越粘稠稠；n值離1越遠(yuǎn)，，呈非牛牛頓性越越明顯。。假塑性流流體：n<1膨脹性流流體：n>1ηa為非牛頓頓型流體體的表觀粘度度，單位Pa.s。顯然：在在給定溫溫度和壓壓力下，，對(duì)于非非牛頓型型流體，，ηa不是常量量，與剪剪切速率率有關(guān)。。對(duì)于牛頓頓流體：：ηa＝η冪律方程程的另外外一種變變換形式式：κ：流動(dòng)動(dòng)度，流流動(dòng)常數(shù)數(shù)，κ值值愈小表表明流體體愈粘稠稠；m：流動(dòng)動(dòng)指數(shù)的的倒數(shù)。。稠度k和和流動(dòng)指指數(shù)n與與溫度有有關(guān)。稠稠度可隨隨溫度的的增加而而減小，，流動(dòng)指指數(shù)n值值隨溫度度升高而而增大。。（5）聚聚合物流流體的普普適切變變流動(dòng)曲曲線前述非牛牛頓型聚聚合物流流體流變變行為的的討論僅僅局限于于剪切速速率范圍圍較小的的情況，，而在寬寬廣的剪剪切速率率范圍內(nèi)內(nèi)聚合物物流體的的τ—γγ關(guān)系與與前述之之情況并并不相同同。在寬寬廣剪切切速率范范圍內(nèi)出出實(shí)驗(yàn)得得到的聚聚合物流流體的典典型流動(dòng)動(dòng)曲線如如圖2——5所示示。由圖看出出，在很很低的剪剪切速率率內(nèi)，剪剪切應(yīng)力力隨剪切切速率的的增大而而快速地地直線上上升，當(dāng)當(dāng)剪切速速率增大大到一定定值后，，剪切應(yīng)應(yīng)力隨剪剪切速率率增大而而上升的的速率變變小。但但當(dāng)剪切切速率增增大到很很高值的的范圍時(shí)時(shí)，剪切切應(yīng)力又又隨剪切切速率的的增大而而直線上上升。可將聚合物流流體在寬廣剪剪切速率范圍圍內(nèi)測(cè)得的流流動(dòng)曲線劃分分為三個(gè)流動(dòng)動(dòng)區(qū)：第一流動(dòng)區(qū)，，也稱第一牛頓頓區(qū)或低剪切切牛頓區(qū)。該區(qū)的流動(dòng)行行為與牛頓型型流體相近；；有恒定的粘度度，而且粘度度值在三個(gè)區(qū)區(qū)中為最大。。零切粘度或第第一牛頓粘度度，多以符號(hào)號(hào)η0表示。糊塑料的刮涂涂與蘸浸操作作大多在第一一牛頓區(qū)所對(duì)對(duì)應(yīng)的剪剪切速率范圍圍內(nèi)進(jìn)行。第二流動(dòng)區(qū)，，也稱假塑性區(qū)區(qū)或非牛頓區(qū)區(qū)。聚合物流體在在這一區(qū)的剪剪切速率范圍圍內(nèi)的流動(dòng)與與假塑性流體體的流變行為為相近；表觀粘度應(yīng)隨隨剪切速率的的增大而減小小，這種現(xiàn)象象常稱為“切切力變稀”。。在剪切速率變變化不大的區(qū)區(qū)段內(nèi)仍可將將流動(dòng)曲線當(dāng)當(dāng)作直線處理理。塑料的主要成成型技術(shù)多在在這一流動(dòng)區(qū)區(qū)所對(duì)應(yīng)的剪剪切速率范圍圍內(nèi)進(jìn)行成型型操作。第三流動(dòng)區(qū)，，也稱第二牛頓頓區(qū)或高剪切切牛頓區(qū)。大多數(shù)聚合物物流體的粘度度再次表現(xiàn)出出不依賴剪切切速率而為恒恒定值的特性性。聚臺(tái)物流體在在這一區(qū)具有有最小粘度值值，常稱為第二牛頓粘度度或極限粘度度，以符號(hào)η∞表示。塑料成型極少少在這一流動(dòng)動(dòng)區(qū)所對(duì)應(yīng)的的剪切速率范范圍內(nèi)進(jìn)行。。（6）熱固性性聚合物的流流變特性熱固性聚合物物在成型過程程中的粘度變變化規(guī)律與熱熱塑性聚合物物有本質(zhì)上的的不同。①溫度的影響響：實(shí)現(xiàn)熔融、流流動(dòng)、變形以以及取得制品品所需形狀等等物理作用，，發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)應(yīng)并最終完成成制品的固化化。固化后無再次次熔融、流動(dòng)動(dòng)和借助加熱熱而改變形狀狀的能力。②剪切速率的的影響：剪切作用可增增加活性基團(tuán)團(tuán)和活性點(diǎn)間間的碰撞機(jī)會(huì)會(huì)，有利于降降低反應(yīng)活化化能，故可增增大交聯(lián)反應(yīng)應(yīng)的速度，這這將使熔體的的粘度隨之增增大。加之，，大多數(shù)交聯(lián)聯(lián)反應(yīng)都明顯顯放熱，反應(yīng)應(yīng)熱引起的系系統(tǒng)溫度升高高也對(duì)交聯(lián)固固化過程有加加速作用，這這又導(dǎo)致粘度度的更迅速增增大。③受熱時(shí)間的的影響：流度隨受熱時(shí)時(shí)間的延長(zhǎng)而而減小，即熱熱固性聚合物物在完全熔融融后其熔體的的流動(dòng)性或流流動(dòng)速度均隨隨受熱時(shí)間延延長(zhǎng)而降低。。φ為流度，是是粘度的倒數(shù)數(shù)A’和和a均均為經(jīng)經(jīng)驗(yàn)常常數(shù)，，t為為受熱熱時(shí)間間α交聯(lián)反反應(yīng)進(jìn)進(jìn)行的的程度度加熱初初期熱熱固性性聚合合物粘粘度的的急劇劇減小小或流流動(dòng)性性的明明顯增增大．．是由由于在在交聯(lián)聯(lián)反應(yīng)應(yīng)尚未未發(fā)生生之前前加熱熱使聚聚合物物分于于活動(dòng)動(dòng)性迅迅速增增大的的結(jié)果果。在在流動(dòng)動(dòng)性達(dá)達(dá)到最最大值值后的的一段段長(zhǎng)時(shí)時(shí)間內(nèi)內(nèi)，由由于交交聯(lián)反反應(yīng)的的速度度還很很低使使體系系的流流動(dòng)性性隨時(shí)時(shí)間的的變化化不大大。此此后，，當(dāng)交交聯(lián)反反應(yīng)以以較高高的速速度進(jìn)進(jìn)行時(shí)時(shí)，隨隨交聯(lián)聯(lián)固化化程度度的增增大，，體系系粘度度急劇劇增大大而流流動(dòng)性性迅速速降低低。④固化化時(shí)間間來表表征：：熱固性性聚合合物熔熔體流流動(dòng)性性降低低到某某一指指定值值所需需之固固化時(shí)時(shí)間與與溫度度的關(guān)關(guān)系可可表示示為：：一些成成型技技術(shù)中中將熱熱固性性塑料料的塑塑化和和塑化化料取取得模模腔形形狀后后的定定型采采用不不同加加熱溫溫度的的原因因。例例如，，熱固固性塑塑料注注塑時(shí)時(shí)，料料筒的的加熱熱應(yīng)控控制在在使物物料塑塑化后后能達(dá)達(dá)到最最低粘粘度而而不會(huì)會(huì)發(fā)生生明顯顯交聯(lián)聯(lián)反應(yīng)應(yīng)的溫溫度，，而模模具的的加熱熱溫度度則應(yīng)應(yīng)保證證成型型物在在最短短的時(shí)時(shí)間內(nèi)內(nèi)固化化定型型。2.有有時(shí)時(shí)間依依賴性性的系系統(tǒng)這類液液體的的流變變特征征除與與剪切切速率率與剪剪切應(yīng)應(yīng)力的的大小小有關(guān)關(guān)外，，還與與施加加應(yīng)力力的時(shí)時(shí)間長(zhǎng)長(zhǎng)短有有關(guān)，，即在在恒溫溫、恒恒剪切切力作作用下下，表表觀粘粘度隨隨所施施應(yīng)力力持續(xù)續(xù)時(shí)間間而變變化(增大大或減減小，，前者者為震震凝液液體，，后者者為觸觸變性性液體體)，，直至至達(dá)到到平衡衡為止止。（1））搖溶溶性（（或觸觸變性性）流流體表觀粘粘度隨隨剪切切應(yīng)力力持續(xù)續(xù)時(shí)間間下降降的流流體。。如：：涂料料、油油墨。。（2））震凝凝性流流體表觀粘粘度隨隨剪切切應(yīng)力力持續(xù)續(xù)時(shí)間間上升升的流流體。。如：：石膏膏水溶溶液。。通常所所見的的塑料料熔體體粘度度范圍圍為：：10～107Pa.s，，分散散體的的粘度度約在在1Pa.s左左右。。2.2.3拉拉伸伸粘度度如果引引起流流動(dòng)的的應(yīng)力力是拉拉伸應(yīng)應(yīng)力，，則：：拉伸粘粘度:：拉伸伸應(yīng)變變速率率：拉伸伸應(yīng)力力或真真實(shí)應(yīng)應(yīng)力拉伸應(yīng)應(yīng)變：：拉伸應(yīng)應(yīng)變速速率：：所以：：剪切切流動(dòng)動(dòng)與拉拉伸流流動(dòng)是是有區(qū)區(qū)別的的。拉伸粘粘度隨隨拉應(yīng)應(yīng)力方方向（（單向向或雙雙向））而不不同。。剪切流流動(dòng)與與拉伸伸流動(dòng)動(dòng)的區(qū)區(qū)別：：剪切流流動(dòng)是是流體體中一一個(gè)平平面在在另一一個(gè)平平面的的滑動(dòng)動(dòng)；拉拉伸流流動(dòng)則則是一一個(gè)平平面兩兩個(gè)質(zhì)質(zhì)點(diǎn)間間距離離的拉拉長(zhǎng)。。拉伸粘度度隨拉伸伸應(yīng)變速速率的變變化趨勢(shì)勢(shì)與假塑塑性流體體有所不不同。拉拉伸粘度度與拉伸伸應(yīng)變速速率關(guān)系系的復(fù)雜雜性和多多樣性。。1、溫度度對(duì)剪切切粘度的的影響對(duì)于處于于粘流溫溫度以上上的聚合合物，很很多研究究結(jié)果表表明：熱熱塑性聚聚合物熔熔體的粘粘度隨溫溫度升高高而呈指指數(shù)函數(shù)數(shù)的方式式降低。。η：流體體在T℃℃時(shí)的的剪切粘粘度η0：某一基準(zhǔn)準(zhǔn)溫度T0℃時(shí)的的粘度a：常數(shù)數(shù)2.2.4溫溫度和壓壓力對(duì)粘粘度的影影響在給定剪剪切速率率下，聚聚合物的的粘度主主要取決決于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)分子位位移和鏈鏈段協(xié)同同躍遷的的能力以以及在躍躍遷鏈段段的周圍圍是否有有可以接接納它躍躍人的空空間(自自由體積積)兩個(gè)個(gè)因素，，凡能引引起鏈段段躍遷能能力和自自由體積積增加的的因素，，都能導(dǎo)導(dǎo)致聚合合物熔體體枯度下下降。聚合物分分子表觀觀粘度對(duì)對(duì)溫度的的敏感性性與聚合合物分子子鏈剛性性、分子子間引力力、分子子量及其其分布有有關(guān)。在成型操操作中，，只要不不超過分分解溫度度，提高高加工溫溫度對(duì)表表觀粘度度的溫度度敏感性性大的聚聚合物來來說，都都會(huì)增大大其流動(dòng)動(dòng)性。如：PMMA、、PC、、PA-66等等大幅度增增加溫度度，不但但會(huì)引起起聚合物物熱降解解，降低低制品質(zhì)質(zhì)量，而而且對(duì)成成型設(shè)備備的損耗耗也較大大，并且且會(huì)惡化化工作條條件。2、壓力力對(duì)剪切切粘度的的影響聚合物由由于具有有長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)構(gòu)和分子內(nèi)旋旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生空空洞較多多，即所所謂的““自由體體積”。。所以在在加工溫溫度下的的壓縮性性比普通通流體大大得多。。聚合物在在高壓下下體積收收縮，自自由體積積減小，，分子間間距離縮縮短，鏈鏈段活動(dòng)動(dòng)范圍減減小，分分子間作作用力增增大，粘粘度增大大。b：壓力力系數(shù)單純通過過壓力來來提高聚聚合物的的流動(dòng)性性是不恰恰當(dāng)?shù)摹?。過大的的壓力會(huì)會(huì)造成功功率消耗耗過大和和設(shè)備的的磨損，，甚至使使塑料熔熔體變得得象固體體而不能能流動(dòng)，，不易成成型。對(duì)聚合物物流體而而言，壓壓力的增增加相當(dāng)當(dāng)于溫度度的降低低。稱為為“壓力力-溫度度等效性性”利用換算算因子來來確定產(chǎn)產(chǎn)生同樣樣熔體粘粘度所施施加的壓壓力相當(dāng)當(dāng)?shù)臏亟到?。換算因子子：一般的：：帶有體體積龐大大的苯基基的高聚聚物，分分子量較較大、密密度較低低的，其其粘度受受壓力的的影響較較大。大多數(shù)聚聚合物在在流動(dòng)中中除表現(xiàn)現(xiàn)出粘性性行為外外，還不不同程度度地表現(xiàn)現(xiàn)出彈性性行為。。2.2.5彈彈性聚合物熔熔體在流流動(dòng)時(shí)，，由于大大分子構(gòu)構(gòu)象的變變化，產(chǎn)產(chǎn)生可回回復(fù)的彈彈性形變變，因而而發(fā)生了了彈性效效應(yīng)。如如：出出模膨脹脹因?yàn)榫酆虾衔锶垠w體彈性形形變的實(shí)實(shí)質(zhì)是大大分子長(zhǎng)長(zhǎng)鏈的彎彎曲和延延伸，應(yīng)應(yīng)力解除除后，這這種彎曲曲和延伸伸的回復(fù)復(fù)需要克克服內(nèi)在在的粘性性阻滯。。因此，，這種回回復(fù)不是是瞬間完完成的。。所以：在在聚合物物加工過過程中的的彈性形形變及其其隨后的的回復(fù)，，對(duì)制品品的外觀觀、尺寸寸、產(chǎn)量量和質(zhì)量量都有重重要影響響。聚合物熔熔體隨所所受壓力力不同而而表現(xiàn)的的彈性也也有剪切切和拉伸伸等的區(qū)區(qū)別。1、剪切切彈性凡彈性模模量大的的材料，，受力時(shí)時(shí)其彈性性形變就就小，其其彈性行行為對(duì)聚聚合物加加工影響響也小。。絕大多數(shù)數(shù)聚合物物熔體的的剪切模模量在定定溫下都都是隨應(yīng)應(yīng)力的增增大而上上升的。。τ：剪切切應(yīng)力γR：剪切彈彈性變形形G：剪切彈彈性模量溫度、壓力力和相對(duì)分分子量對(duì)聚聚合物熔體體的剪切彈彈性模量的的影響都很很有限，影影響比較顯顯著的是相相對(duì)分子量量。相對(duì)分分子量分布布寬的具有有較小的模模量和大而而緩的彈性性回復(fù)，相相對(duì)分子量量分布窄的的則相反。。盡管彈性變變形很小，，但仍能使使熔體產(chǎn)生生流動(dòng)缺陷陷，從而影影響制品質(zhì)質(zhì)量，甚至至出現(xiàn)廢品品。2、拉伸彈彈性σ：拉伸應(yīng)應(yīng)力εR：拉伸彈性性形變E：拉伸彈彈性模量可以用松弛弛時(shí)間來區(qū)區(qū)別熔體中中彈性是剪剪切彈性還還是拉伸彈彈性。松弛弛時(shí)間較長(zhǎng)長(zhǎng)者表明其其彈性形變變占優(yōu)勢(shì)。。2.2.6流流體在簡(jiǎn)單單截面管道道中的流動(dòng)動(dòng)盡管在塑料料成型加工工過程中，，所使用的的模具種類類繁多、形形式各異，，但都不外外乎是圓形形和狹縫形形通道兩種種情況，其其它形狀的的流道都可可視為這兩兩種情況的的組合。由于熔體流流動(dòng)時(shí)存在在內(nèi)部粘滯滯阻力和管管道壁的摩摩擦阻力，，這將使流流動(dòng)過程中中出現(xiàn)明顯顯的壓力降降和速度分分布的變化化，管道的的截面形狀狀和尺寸若若有改變，，也會(huì)引起起熔體中的的壓力、流速分布和體積流率(單位時(shí)間間內(nèi)的體積積流量)的的變化，所所有這些變變化，對(duì)成成型設(shè)備需需提供的功功率和生產(chǎn)產(chǎn)效率及聚聚合物的成成型工藝性性等都會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生不可忽忽視的影響響。由于大多數(shù)數(shù)聚合物熔熔體的粘度度很高，服服從冪律函函數(shù)，在通通常情況下下為穩(wěn)態(tài)層層流的流體體，為簡(jiǎn)化化分析及計(jì)計(jì)算過程，，作以下假假設(shè)：（1）液體體為不可壓壓縮的；（2）流動(dòng)動(dòng)是等溫過過程；（3）液體體在管道壁壁面不產(chǎn)生生滑動(dòng)（即壁面速速度等于零零）；（4）液體體的粘度不不隨時(shí)間而而變化，并且其它性性質(zhì)也不變變。實(shí)際上聚合合物熔體在在管道中的的流動(dòng)要復(fù)復(fù)雜得多。。一、在圓形形流道中的的流動(dòng)圓形通道在在注射模和和擠出模中中最為常見見，又可分分為等截面面的圓管通通道和圓錐錐形通道。。如：注射設(shè)設(shè)備的噴嘴嘴、澆口或或流道、擠擠出機(jī)的機(jī)機(jī)頭通道或或口模等。。如果聚合物物熔體在半半徑為R的的等截面圓圓管中的流流動(dòng)符合上上述假設(shè)條條件，取距距離管中心心為r長(zhǎng)為為L(zhǎng)的流體體圓柱單元元當(dāng)其在壓壓力梯度(ΔP/L)的推動(dòng)動(dòng)下移動(dòng)時(shí)時(shí)，將受到到相鄰液層層阻止其移移動(dòng)的摩擦擦力作用，，在達(dá)到穩(wěn)穩(wěn)態(tài)層流后后，作用在在圓柱單元元上的推動(dòng)動(dòng)力和阻力力必處于平平衡狀態(tài)，，即：ΔP(πr2)＝τ(2ππrL)則則：1、剪切應(yīng)應(yīng)力計(jì)算管壁處r＝＝R則管壁處的的剪應(yīng)力：：由此可以看看出，任一一液層的剪剪切力(ττr)與其到圓圓管中心軸軸線的距離離(r)和和管長(zhǎng)方向向上的壓力力梯度(ΔΔP／L)均成正比比，在管道道中心處(r＝o)的剪切應(yīng)應(yīng)力為零，，而在管壁壁處(r＝＝R)的剪剪切應(yīng)力達(dá)達(dá)到最大值值，剪切應(yīng)應(yīng)力在圓管管徑上的分分布如下圖圖所示。在等截面圓圓形流道中中流動(dòng)時(shí)：：剪切應(yīng)力和和真實(shí)剪切切速率關(guān)系系：可見：流速速υ是隨任任意流動(dòng)層層的半徑r的增大而而減小的，，中心流速速最大。（1）若圓管的半半徑為R，，管長(zhǎng)為L(zhǎng)，于是任任意半徑r處流層所所受的剪切切應(yīng)力為：：p：圓管兩兩端的壓力力降對(duì)于一般流流體，在管管壁處的流流動(dòng)速度為為零，即υυr=R=0。（2）將（2）式式代入（1）式并求求積分，得得到流體在在任意半徑徑處的流速速υr：(3)上式表示恒恒壓下流體體在圓管截截面上各點(diǎn)點(diǎn)的流動(dòng)速速度，也表表現(xiàn)出壓力力降與流動(dòng)動(dòng)速度的關(guān)關(guān)系。圖中四條線線分別表示示四種不同同m值時(shí)流流速分布情情況。同時(shí)，可以以求出流體體在圓管中中的體積流流率q為：：（4）（3）式代代入（4））式并積分分得：(5)毛細(xì)管流變儀儀測(cè)出的聚合合物流變曲線線圖，是由最最大剪切力和和相應(yīng)的牛頓頓剪切速率所所作的，因此此需要校正。。二、在狹縫形形流道內(nèi)的流流動(dòng)通常將高度(或稱厚度)遠(yuǎn)比寬度或或周邊長(zhǎng)度小小得多的流道道稱作狹縫通通道。如用擠出機(jī)擠擠膜，擠板、、擠出薄壁圓圓管和各種中中空異型材的的機(jī)頭模孔以以及注塑模具具的片狀澆口口等。常見狹縫通道道的截面形狀狀有平縫形、、圓環(huán)形和各各種異形等三三種。流體所受剪切切應(yīng)力和真實(shí)實(shí)剪切速率關(guān)關(guān)系：流速在沿狹縫縫形截面寬度度中心線上各各點(diǎn)最大，在在上下兩壁處處為零。y：狹縫截面面上任意點(diǎn)到到中心線的距距離。（1）設(shè)平行板狹縫縫通道的寬度度為w，高度度為2h，在在長(zhǎng)度為L(zhǎng)的的一段上存在在的壓力差為為ΔP＝P——Po，如果果壓力梯度(ΔP/L)產(chǎn)生的推推動(dòng)力足以克克服內(nèi)外摩擦擦阻力，熔體體即可由高壓壓端向低壓端端流動(dòng)。在狹狹縫高度方向向的中平面上上、下對(duì)稱地地取一寬為W，長(zhǎng)為L(zhǎng)，，高為2h的的長(zhǎng)方體液柱柱單元，其在在中平面一側(cè)側(cè)的高為h。。液柱單元受到到的推動(dòng)力為為F1＝2WhΔP，受到上、下兩兩液層的摩擦擦阻力為F2＝2WLτh，τh為與中平面的的距離為H的的液層的剪切切應(yīng)力。在達(dá)到穩(wěn)態(tài)流流動(dòng)后，推動(dòng)動(dòng)力和摩擦阻阻力相等，因因而有2WhΔP＝2WLτh，則：在狹縫的上、、下壁面處(h＝H)熔熔體的剪切應(yīng)應(yīng)力為則y處與中心心層平行的流流層所受到的的剪切應(yīng)力為為：（2）將（2）代回回（1），并并積分有：（3）體積流率：（4）如用一般流動(dòng)動(dòng)曲線來求解解，則同樣需需要換算。三、圓環(huán)形狹狹縫通道中的的流動(dòng)由兩個(gè)同心圓圓筒構(gòu)成環(huán)隙隙時(shí)，若外筒筒的內(nèi)半徑R0與內(nèi)筒的外半半徑R1很接近，就表表明環(huán)隙的周周邊長(zhǎng)度遠(yuǎn)比比環(huán)隙的厚度度大，這樣的的環(huán)隙就是圓圓環(huán)形狹縫通通道。圓環(huán)形狹縫展展開為平行板板狹縫，則這這一平行板狹狹縫的厚度2H＝R0-R1；寬度W＝2πR，面R＝(R0+R1)／2，當(dāng)2πR＞＞R0-R1時(shí)，對(duì)圓環(huán)形形狹縫通道中中流體的流動(dòng)動(dòng)進(jìn)行近似的的分析與計(jì)算算。四、異形狹縫縫通道中的流流動(dòng)通常將由平行行板和同心圓圓筒構(gòu)成的平平縫和圓形狹狹縫通道以外外的各種截面面形狀的狹縫縫通道，均稱稱作異形狹縫縫通道。用擠出機(jī)擠出出中空異型材材的機(jī)頭?？卓资浅Ｒ姷漠惍愋为M縫通道道。這些異形狹縫縫均可看作平平行板狹縫和和圓環(huán)形狹縫縫的不同方式式組合。五、錐形通道道中的流動(dòng)當(dāng)聚合物流體體在沿流動(dòng)方方向截面尺寸寸逐漸變小的的管道中流動(dòng)動(dòng)時(shí)，流體中中各部分質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的流線就不不能再保持相相互平行。在在層流條件下下當(dāng)聚合物流流體從一大直直徑管流入一一小直徑管時(shí)時(shí)，大管中各各位置上的流流體將改變?cè)械牧鲃?dòng)方方向，而以一一自然角度進(jìn)進(jìn)入小管，這這時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的流線將形形成一錐角，，常稱此錐角角的一半為收斂角并以α表示流流體以這種方方式進(jìn)行的流流動(dòng)稱為收斂流動(dòng)。因此，大多數(shù)數(shù)塑料成型設(shè)設(shè)備的成型模模具都采用具具有一定錐度度的管道來實(shí)實(shí)現(xiàn)由大截面面尺寸的管道道向小截面尺尺寸的管道過過渡，以避免免因流道中存存在“死角””而起聚合物物熱降解，并并有利于減少少因出現(xiàn)強(qiáng)烈烈擾動(dòng)而引起起的過大壓力力降和流動(dòng)缺缺陷。聚合物流體在在錐形管道中中流動(dòng)時(shí)：（1）中以收收斂的方式流流動(dòng)時(shí)，在垂垂直流動(dòng)的方方向上和主流動(dòng)方向上上都存在速度度梯度，（2）垂直流流動(dòng)方向上的的最大速度在在錐形管道的的中心，（3）錐形管管道壁面處的的速度為零；；（4）主流動(dòng)動(dòng)方向上的最最大速度在錐錐形管道的最最小截面處，，（5）面最小小速度則在錐錐形管道截面面最大的入口口處。（6））流流體體流流過過錐錐形形管管道道時(shí)時(shí)除除產(chǎn)產(chǎn)生生剪剪切切流流動(dòng)動(dòng)外外，，還還伴伴隨隨有拉拉伸伸流流動(dòng)動(dòng)。。（7））剪剪切切和和拉拉仲仲兩兩種種流流動(dòng)動(dòng)成成分分的的相相對(duì)對(duì)大大小小主主要要由由收收斂斂角角決定定，，一一般般情情況況是是隨隨收收斂斂角角的的減減小小，，主主流流動(dòng)動(dòng)方方向向上上的的速速度差差減減小小，，拉拉仲仲流流動(dòng)動(dòng)成成分分減減少少而而剪剪切切流流動(dòng)動(dòng)成成分分增增多多，，當(dāng)當(dāng)收收斂角角減減小小到到零零時(shí)時(shí)．．收收斂斂流流動(dòng)動(dòng)就就完完全全轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變成成純純剪剪切切流流動(dòng)動(dòng)。。2.2.7流流動(dòng)動(dòng)的的缺缺陷陷由于于聚聚合合物物在在流流動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)所所表表現(xiàn)現(xiàn)的的彈彈性性行行為為不不僅僅使使前前面面所所推推出出的的一一些些流流動(dòng)動(dòng)方方程程的的計(jì)計(jì)算算值值與與實(shí)實(shí)際際有有出出入入，，甚甚至至?xí)?huì)在在不不穩(wěn)穩(wěn)定定流流動(dòng)動(dòng)中中出出現(xiàn)現(xiàn)一一系系列列不不正正常常的的流流動(dòng)動(dòng)缺缺陷陷。。1、、管管壁壁上上的的滑滑移移聚合合物物在在導(dǎo)導(dǎo)管管中中流流動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)，，聚聚合合物物靠靠壁壁處處的的流流速速并并不不為為零零，，而而是是發(fā)發(fā)生生間間斷斷的的流流動(dòng)動(dòng)，，或或稱稱滑滑移移。。原因因：：剪切切速速率率的的徑徑向向不不均均勻勻分分布布(靠靠管管壁壁附附近近剪剪切切速速率率最最大大)；；流動(dòng)動(dòng)中中出出現(xiàn)現(xiàn)分分級(jí)級(jí)效效應(yīng)應(yīng)(即即相相對(duì)對(duì)分分子子質(zhì)質(zhì)量量低低的的級(jí)級(jí)分分較較多多地地集集中中在在管管壁壁附附近近)；；管壁壁附附近近的的彈彈性性形形變變的的不不均均勻勻性性(管管壁壁處處彈彈性性形形變變大大)。?；埔频牡某坛潭榷炔徊粌H僅與與聚聚合合物物品品種種有有關(guān)關(guān)，，而而且且還還與與采采用用的的潤潤滑滑劑劑和和管管壁壁的的性性質(zhì)質(zhì)有有關(guān)關(guān)。。2、、端端末末效效應(yīng)應(yīng)（（入入口口效效應(yīng)應(yīng)））聚合合物物流流體體經(jīng)經(jīng)貯貯槽槽或或大大管管進(jìn)進(jìn)入入小小管管時(shí)時(shí)，，在在入入口口端端需需先先經(jīng)經(jīng)一一段段長(zhǎng)長(zhǎng)為為L(zhǎng)e的的不不穩(wěn)穩(wěn)定定流流動(dòng)動(dòng)的的過過渡渡區(qū)區(qū)域域，，才才進(jìn)進(jìn)入入穩(wěn)穩(wěn)流流區(qū)區(qū)Ls，，稱稱此此現(xiàn)現(xiàn)象象稱稱為為入口效效應(yīng)。當(dāng)塑料料熔體體由導(dǎo)導(dǎo)管流流出時(shí)時(shí)，料料流的的直徑徑有先先收縮縮后膨膨脹的的現(xiàn)象象．稱稱之為為離模膨膨脹。（1））入口口的壓壓力降降聚合物物熔體體從大大直徑徑料筒筒進(jìn)入入小直直徑口口模會(huì)會(huì)有能能量損損失，，若料料筒中中某點(diǎn)點(diǎn)與口口模出出口之之間總總的壓壓力降降為ΔP，，則可可將其其分成成三部部分：：口模入入口處處的壓壓力降降Δpen被認(rèn)為為是由由以下下原因因造成成的：：1.物物料從從料筒筒進(jìn)入入口模模時(shí)由由于熔熔體粘粘滯流流動(dòng)，，流線線在入入口處處產(chǎn)生生收斂所引起起的能能量損損失；；2.在在入口口處由由于聚聚合物物熔體體產(chǎn)生生彈性性變形形，因因彈性能能的貯貯蓄所造成成的能能量損損失；；3.熔熔體流流經(jīng)入入口時(shí)時(shí)，由由于剪切速速率的的劇烈烈增加加所引起起的速速度的的激烈烈變化化，為為達(dá)到到流速速分布布所造造成的的。在料筒筒末端端轉(zhuǎn)角角處，，具有有次級(jí)級(jí)環(huán)形形流動(dòng)動(dòng)，即即渦流流。取決于于聚合合物的的品種種與入入口角角α，，入口口速度度越大大，αα角角越小小，越越容易易產(chǎn)生生渦流流。入口模模型：：（2））入口口修正正貝格里里修正正。依據(jù)據(jù)一定定剪切切速率率下，，料筒筒－毛毛細(xì)管管的總總壓力力降與與毛細(xì)細(xì)管的的長(zhǎng)徑徑比為為線性性。3、離離模膨膨脹被擠出出的聚聚合物物熔體體斷面面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)比口口模斷斷面積積大。。這種種現(xiàn)象象稱為為巴拉拉斯效效應(yīng)（（BarusEffect），，也稱稱為離模膨膨脹。離模膨膨脹依依賴于于熔體體在流流動(dòng)期期間可可恢復(fù)復(fù)的彈彈性形形變。。三種解解釋：：（1））取向向效應(yīng)應(yīng)聚合物物熔體體流動(dòng)動(dòng)期間間處于于高剪剪切場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)，，其大大分子子在流流動(dòng)方方向取取向，，但在在口模模處發(fā)發(fā)生解取向向。（2））記憶憶效應(yīng)應(yīng)三種解解釋：：當(dāng)聚聚合物物熔體體由大大直徑徑的料料筒進(jìn)進(jìn)入小小直徑徑的口口模時(shí)時(shí)，產(chǎn)產(chǎn)生了了彈性性形變變，而而熔體體離開開口模模時(shí)，，彈性變變形獲獲得恢恢復(fù)。（3））正應(yīng)應(yīng)力效效應(yīng)由于粘粘彈性性流體體的剪剪切變變形，，在垂垂直于于剪切切方向向上引引起了了正應(yīng)力力的作用用。4、彈彈性對(duì)對(duì)層流流的干干擾塑料熔熔體的的可逆逆彈性性形變變的回回復(fù)引引起湍流。5、““鯊魚魚皮””癥（（熔體體破裂裂）（1））鯊魚魚皮癥癥是發(fā)生生在擠擠出物物表面面上的的一種種缺陷陷．其其形貌貌多種種多樣樣，隨隨不穩(wěn)穩(wěn)定流流動(dòng)的的程度度而異異：從從表面面發(fā)生生悶光光到垂垂直于于擠出出方向向上規(guī)規(guī)則間間隔的的深紋紋，這這些深深紋以以人字字形、、魚鱗鱗狀到到鱉魚魚皮不不等，，或密密或疏疏。原因：：擠壓口口模對(duì)對(duì)擠出出物表表面所所產(chǎn)生生的周期性性的張張力和流體在在管壁壁上的的滑移移(時(shí)粘粘時(shí)結(jié)結(jié)的間間斷性性流動(dòng)動(dòng))的的結(jié)果果。前者可可解釋釋為：：管壁壁處的的料流流在出出口處處必須須迅速速加速速到與與其他他部位位擠出出物一一樣高高的速速度，，這個(gè)個(gè)加速速度會(huì)會(huì)產(chǎn)生生很高高的局局部應(yīng)應(yīng)力，，這樣樣在管管口壁壁對(duì)擠擠出物物時(shí)大大時(shí)小小的周周期性性的拉拉應(yīng)力力作用用下，，擠出出物表表面的的移動(dòng)動(dòng)速度度也時(shí)時(shí)快時(shí)時(shí)慢，，從而而產(chǎn)生生了鱉鱉魚皮皮癥。。后者者可可解解釋釋為為：：流流體體在在導(dǎo)導(dǎo)管管中中流流動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)，，在在管管壁壁處處的的速速度度梯梯度度最最大大，，因因而而大大分分子子的的彈彈性性形形變變也也比比中中心心部部分分大大，，一一旦旦發(fā)發(fā)生生應(yīng)應(yīng)力力松松弛弛時(shí)時(shí)，，就就必必然然引引起起熔熔體體在在管管壁壁上上周周期期性性的的滑滑移移。。聚合合物物熔熔體體在在導(dǎo)導(dǎo)管管中中流流動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)，，如如剪剪切切速速率率大大于于某某一一極極限限值值，，往往住住產(chǎn)產(chǎn)生生不不穩(wěn)穩(wěn)定定流流動(dòng)動(dòng)，，擠擠出出物物表表面面出出現(xiàn)現(xiàn)凹凹凸凸不不平平或或外外形形發(fā)發(fā)生生竹竹節(jié)節(jié)狀狀、、螺螺旋旋狀狀等等畸畸變變．．以以至至支支離離、、斷斷裂裂，，統(tǒng)統(tǒng)稱稱為為熔體破裂。（2）熔體破破裂機(jī)理有兩種看法：：a.認(rèn)為為是由于熔體體流動(dòng)時(shí)，在在口模壁上出出現(xiàn)了滑移現(xiàn)現(xiàn)象和熔體中中彈性回復(fù)所所引起的；b.認(rèn)為在在口模內(nèi)由于于熔體各處所所受應(yīng)力作作用的歷史不不盡相同，因因而在離開口口模后所出現(xiàn)現(xiàn)的彈性回復(fù)復(fù)就不可能一一致。2.3聚聚合物的加加熱與冷卻任何物料加熱熱與冷卻的難難易程度是由由溫度或熱量量在物料中的的傳遞速度決決定的，而傳傳遞速度又決決定了物料的的固有性能。。1.熱擴(kuò)散系系數(shù)（熱擴(kuò)散散率）：k：導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)cp：定壓熱容ρ：密度熱能的傳導(dǎo)，，是通過加熱熱時(shí)熱振動(dòng)振振幅的增加而而依一定速率率向?qū)γ鏀U(kuò)散散的。對(duì)聚合合物來說，擴(kuò)擴(kuò)散速率強(qiáng)烈烈地依賴于鄰鄰近原子的振振動(dòng)和結(jié)合的的基團(tuán)。因此此，強(qiáng)烈共價(jià)價(jià)鍵構(gòu)成的結(jié)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，比比極度無序結(jié)結(jié)構(gòu)的無定形形物的導(dǎo)熱系系數(shù)高得多。。結(jié)論：①固態(tài)聚合物物的導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)范圍是很窄窄的；②結(jié)晶聚合物物比無定形聚聚合物的導(dǎo)熱熱系數(shù)偏高；；③多數(shù)結(jié)晶聚聚合物的導(dǎo)熱熱系數(shù)隨著密密度和結(jié)晶度度的增大而增增大；④無定形聚合合物的導(dǎo)熱系系數(shù)隨著鏈長(zhǎng)長(zhǎng)的增加而增增大；⑤某些聚合物物的導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)隨著溫度的的升高而增大大，另一些聚聚合物則相反反，⑥由于聚合物物的拉伸取向向，會(huì)引起導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)的各各向?qū)?。有結(jié)晶傾向的的聚合物在相相態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)要要吸收成放出出更多的熱量量，從圖所示示聚乙烯和聚聚苯乙烯兩種種聚合物的熱熱焓隨溫度的的變化情況可可以得到說明明。結(jié)晶聚合合物相態(tài)轉(zhuǎn)變變時(shí)，比熱有有突變，而非非晶態(tài)聚合物物的比熱容變變化則比較緩緩和。2.聚合物物的摩擦熱對(duì)對(duì)流動(dòng)的影響響在塑料成型過過程中，由于于聚合物熔體體的粘度都很很大，在發(fā)生生熔體流動(dòng)時(shí)時(shí)會(huì)因內(nèi)部分分子的摩擦而而產(chǎn)生顯著的的熱量。這種種摩擦熱在單單位體積的熔熔體中產(chǎn)生的的速率Q為：：τ——剪切應(yīng)力力——剪切速率率ηa——表觀粘度J——熱功當(dāng)當(dāng)量用摩擦熱加熱熱塑料是通過過擠出機(jī)或注注射機(jī)的螺桿桿與料簡(jiǎn)的相相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)等途徑來實(shí)實(shí)現(xiàn)的。由于于聚合物的表表觀粘度隨摩摩擦升溫而降降低，使物料料熔體燒焦的的可能性不大大．而且塑化化效率高，塑塑化均勻。由于各種聚合合物的熱擴(kuò)散散系數(shù)比金屬屬銅或鋼小1～2個(gè)數(shù)量量級(jí)，因此加加熱和冷卻均均不易。在成型過程中中：不能將推動(dòng)傳傳熱速率的溫溫差提的過高高，否則局部部溫度過高，，會(huì)引起降解解；熔體冷卻時(shí)也也不能使冷卻卻介質(zhì)與熔體體之間溫差太太大，否則將將產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)應(yīng)力。3）利用聚合合物的內(nèi)摩擦擦來產(chǎn)生熱量量進(jìn)行升溫。。2.4聚聚合物的結(jié)晶晶聚合物加工過過程影響結(jié)晶晶聚合物的形形態(tài)和最終產(chǎn)產(chǎn)品的性能。。2.4.1聚聚合物的的結(jié)晶能力聚合物的結(jié)晶晶能力首先與與分子鏈的結(jié)結(jié)構(gòu)有關(guān)，其其次也與成型型條件、后處處理方式、是是否添加成核核劑等有關(guān)。。高分子鏈的結(jié)結(jié)構(gòu)包括：鏈鏈的對(duì)稱性，，取代基類型型、數(shù)量與對(duì)對(duì)稱性，鏈的的規(guī)整性、柔柔韌性，分子子間作用力等等。利于結(jié)晶的因因素：（1）鏈結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單、重復(fù)復(fù)結(jié)構(gòu)單元較較小、相對(duì)分分子量適中；；（2）主鏈上上不帶或只帶帶極少的支鏈鏈；（3）主鏈化化學(xué)對(duì)稱性好好，取代基不不大且對(duì)稱；；（4）規(guī)整性性好；（5）高分子子鏈的剛?cè)嵝孕约胺肿娱g作作用力適中。。結(jié)晶形態(tài)以斜斜方晶型、單單斜晶型、三三斜晶型為主主。2.4.2聚聚合物的的結(jié)晶度聚合物由于大大分子鏈結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜性，其其結(jié)晶性是有有限的，且結(jié)結(jié)晶度依聚合合物結(jié)晶的歷歷史不同而不不同。測(cè)定方法：量熱法、X射射線衍射法、、密度法、紅紅外光譜法以以及核磁共振振波譜法等。。不同測(cè)定方法法之間無可比比性。利用密度法：：ρ1：完全晶體密密度ρ2：完全非晶體體密度ρ：樣品密度度2.4.3結(jié)結(jié)晶形態(tài)態(tài)1.單晶凡是能夠結(jié)晶晶的聚合物，，在適當(dāng)?shù)臈l條件下，都可可以形成單晶晶。稀溶液（（<0.01%）加熱，，緩慢降溫處處理。幾個(gè)～幾百微微米大小的薄薄片狀晶體，，晶片厚度約約100埃。。與聚合物的相相對(duì)分子量無無關(guān)，只取決決于結(jié)晶時(shí)的的溫度和熱處處理?xiàng)l件。晶片中分子鏈鏈?zhǔn)谴怪庇诰Ь娣较虻?，，而且是折疊疊排列的。2.球晶由濃溶液或熔熔體冷卻，得得到一種多晶晶聚集體。光光學(xué)顯微鏡觀觀察到黑十字字消光圖形。。球晶中分子鏈鏈總是垂直于于球晶半徑方方向的。3.纖維狀晶晶體應(yīng)力作用下的的聚合物結(jié)晶晶。中心由伸伸直鏈構(gòu)成微微束原纖結(jié)構(gòu)構(gòu)，周圍串著著許多折疊鏈鏈片晶。應(yīng)力的增大和和伸直鏈結(jié)構(gòu)構(gòu)增多，力學(xué)學(xué)強(qiáng)度提高，，制品呈透明明狀。4.柱晶沿應(yīng)力方向成成行的形成晶晶核，沿垂直直于應(yīng)力方向向生長(zhǎng)成柱狀狀晶體。5.伸直鏈晶晶體在極高的壓力力下結(jié)晶，可可以得到完全全伸直鏈構(gòu)成成的晶片。可可大幅度提高高材料的力學(xué)學(xué)強(qiáng)度。2.4.4結(jié)結(jié)晶對(duì)性性能的影響以聚對(duì)對(duì)苯二二甲酸酸乙二二酯為為例：：非晶態(tài)透明狀Tg：67oCρ：1.33結(jié)晶態(tài)不透明Tg：81oCρ：1.455聚乙烯烯：結(jié)結(jié)晶度度由60%~80%，彈彈性模模量、、表面面硬度度、屈屈服應(yīng)應(yīng)力均均提高高?？傊海航Y(jié)晶晶態(tài)聚聚合物物抵抗抗形變變的能能力優(yōu)優(yōu)于非非晶態(tài)態(tài)下的的同一一聚合合物。。結(jié)晶度度高的的優(yōu)于于低的的。絕大多多數(shù)結(jié)結(jié)晶聚聚合物物，在在其Tg~Tm之間間，出出現(xiàn)屈屈服點(diǎn)點(diǎn)。2.4.5結(jié)結(jié)晶晶動(dòng)力力學(xué)一、結(jié)結(jié)晶聚聚合物物結(jié)晶晶過程程的特特點(diǎn)1）T>Tm時(shí)晶體體結(jié)構(gòu)構(gòu)被破破壞；；2）熔熔融稍稍有滯滯后；；3）沒沒有明明確的的熔點(diǎn)點(diǎn)；4）熔熔融范范圍、、熔點(diǎn)點(diǎn)與平平均分分子量量及其其分布布關(guān)系系不大，，而與與結(jié)晶晶歷程程、結(jié)結(jié)晶度度、球球晶大大小有有關(guān)。。二、結(jié)結(jié)晶過過程1.晶晶格生生成聚合物物熔體體某一一局部部的分分子鏈鏈段形形成有有序排排列，，且可可以足足夠自自發(fā)地地生長(zhǎng)長(zhǎng)。晶坯晶晶核（動(dòng)態(tài)態(tài)平衡衡）晶坯大大小與與冷卻卻快慢慢有關(guān)關(guān)，結(jié)結(jié)晶總總過程程有強(qiáng)強(qiáng)烈的的時(shí)間間依賴賴性。。晶核生生成速速率最最大處處在熔熔點(diǎn)和和玻璃璃化溫溫度中中間的的某一一點(diǎn)。。2.晶晶體的的成長(zhǎng)長(zhǎng)與聚合合物分分子結(jié)結(jié)構(gòu)、、外界界條件件有關(guān)關(guān)。以以最初初的晶晶核為為中心心的情情況下下，形形成圓圓球狀狀的晶晶區(qū)———球球晶。。三、結(jié)結(jié)晶速速率用膨脹脹計(jì)測(cè)測(cè)量聚聚合物物結(jié)晶晶過程程的體體積變變化。。k：等等溫下下的結(jié)結(jié)晶速速率常常數(shù)n：常常數(shù)V?:起始始體積積V0：終終了了體體積積V：：t時(shí)時(shí)刻刻的的體體積積2.4.6液液晶晶聚聚合合物物一、、液液晶晶的的形形成成液體體————固固體體中中間間相相————介介晶晶相相液晶晶：：具具有有位位移移自自由由度度，，即即能能流流動(dòng)動(dòng)的的晶晶體體。。塑性性晶晶體體：：具具有有轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)自自由由度度，，但但不不能能流流動(dòng)動(dòng)并并為為固固體體。。液晶晶于于1888年年由由奧奧地地利利植植物物學(xué)學(xué)者者Reinitzer發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，，是是一一種種介介于于固固體體與與液液體體之之間間，，具具有有規(guī)規(guī)則則性性分分子子排排列列的的有有機(jī)機(jī)化化合合物物。。三、、液液晶晶種種類類1.近近晶晶型型分子子以以長(zhǎng)長(zhǎng)軸軸相相互互平平行行排排列列，，處處于于二二維維層層片片中中，，片片間間可可以以相相互互滑滑動(dòng)動(dòng)。。2.向向列列型型分子子間間相相互互保保持持近近晶晶平平行行，，但但重重心心位位置置無無序序，，一一維維取取向向。?，F(xiàn)現(xiàn)在在在在市市場(chǎng)場(chǎng)上上的的手手機(jī)機(jī)大大多多使使用用三三種種類類型型的的彩彩屏屏技技術(shù)術(shù)；；STN、、TFT和和UFB。。3.膽膽甾甾型型分子子近近晶晶型型排排列列，，分分層層堆堆積積，，層層間間可可以以相相互互滑滑動(dòng)動(dòng)，，上上下下層層相相對(duì)對(duì)扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，，螺螺旋旋面面結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。三、、液液晶晶高高分分子子材材料料的的應(yīng)應(yīng)用用液晶高分子（LCP）材料被譽(yù)為超級(jí)工程塑料和二十一世紀(jì)的新材料。液晶高分子（LCP）是一種高性能材料，具有極其優(yōu)越的綜合性能。LCP的分子鏈在液晶態(tài)的有序排列和流動(dòng)時(shí)的易取向特性是它成為“HIGHTEC”的核心內(nèi)涵，LCP因之在許多高科技領(lǐng)域得到應(yīng)用。生物物領(lǐng)領(lǐng)域域，，高高強(qiáng)強(qiáng)度度、、高高模模量量材材料料，，分分子子增增強(qiáng)強(qiáng)復(fù)復(fù)合合材材料料，，光光學(xué)學(xué)記記錄錄、、貯貯存存、、顯顯示示材材料料、、光光導(dǎo)導(dǎo)材材料料等等。。2.4.7成成型型加加工工與與聚聚合合物物結(jié)結(jié)晶晶一、、