63 共混改性塑料swc.pptx
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1、第6章 共混改性塑料的其他性能共混改性塑料的其他性能主要包括:共混改性塑料的熔体流变特性、透气性和可渗性、热性能、电学性能、光学性能等。6.1共混改性塑料的熔体流变特性n 共混改性塑料熔体的流变特性与聚合物熔体的情况相似,在一般剪切流动条件下,也属于假塑性流体,流动时有明显的弹性效应。n 但是,由于共混改性塑料熔体一般为复相结构,相与相之间相互作用,相互影响,所以流变性能还有自身的特点。/6.1.1 熔体的分散状态n 非均相的共混改性塑料熔体,有两种分散状态:n 第一种是两相交错的互锁状结构,n 第二种是一种聚合物为分散相,另一种聚合物为连续相。n两种聚合物的体积比、粘度比、n弹性比以及两种聚
2、合物间的界面张力,n还与共混设备类型及共混工艺条件等因素有关.n哪一种组分为分散相,哪一种组分为连续相,取决于:在流动时,分散相或呈带状或呈珠状或呈纤维状。n 例如 HDPE与 PS组成的共混体系,n 当HDPE/PS25/75,温度为200和220时,HDPE为连续相,PS是珠状分散相;n 温度为240时PS为连续相。n当HDPEPS=5050时,在这三种温度下,PS皆为分散相。n当HDPEPS7525时,在上述三种温度下,皆呈交错的互锁结构,如图614所示。/6.1.2.共混改性塑料熔体的粘度共混改性塑料熔体的粘度与下列因素有关:共混物的组成、熔体的分散状态、温度、剪切应力及剪切速率等/(
3、1)粘度与共混物组成的关系n 相容的聚合物共混体系 n 例如苯乙烯-丙烯睛聚己内酯(SANPCL)共混体系,共混物的粘度与组成成线性关系,随PCL含量增加,共混物的粘度下降;n 不同组成共混物的粘度介于SAN和PCL之间(SAN 粘度大,PCL 粘度小)。n 其他相容的共混体系也有相似的规律。非相容的聚合物共混体系这类共混物的熔体属于非均相体系。共混物的粘度与组成的关系可用混合法则作近似估算:上限值:(614)下限值:(615)n为共混物的粘度;1、2及1、2分别为组分1、组分2的体积分数和粘度,21。n 假定聚合物共混物熔体在流动中呈同心层状的形态结构,当分散较好、层数很多时,共混物的粘度可
4、按式(616)近似估算:n式中,W1、W2分别为组分1、2的质量分数。(6-16)Lin考虑到两组分界面间的摩擦作用,对式(6-16)进行了修正。导出式(6-19):式中,为修正因子,=1Z/W,其中W为管壁处剪切应力;其中1,2为两组分界面间相互作用系数;(6-19)表65给出了一些共混体系的1,2值。n 实验表明,共混物熔体中两组分的弹性较小时,式(619)与实验结果比较吻合,n 例如 PPPS、PEPS共混体系。n 但是当两组分之一有显著弹性时,如 PS/PB、PVCABS,式(619)与实验结果就有比较大的偏差。n 因为式(619)的得出未考虑聚合物熔体的弹性效应。n=60/s。=20
5、0/s。实际共混改性塑料熔体粘度与组成间有如下几种关系:n 共混物的粘度介于两纯组分之间 n 共混物的粘度小于纯组分的粘度n 小比例共混就产生较大粘度降n 共混物的粘度有极大值和极小值 其原因可能是分散相在剪切应力作用下变形所致,也可能是相间滑移造成的。由于少量不相混容的第二种聚合物沉积于管壁,使共混物熔体容易沿管壁滑移所致。n PP/ABS共混体系属于第四类型:ABS含量为10时粘度有极大值,含量为20时有极小值;随剪切应力增大,极大值与极小值的差别有变化,如图。这种流变行为,可能与共混物熔体的形态结构有关:BR含量为20的共混物熔体,可能是单相连续的形态结构,BR为主构成分散相。在剪切流动
6、时,主要由分散相粒子贡献的熔体的弹性效应,在总BR含量为25的共混物熔体,可能是两相交错的互锁形态结构,是具有较大界面积的分散状态。在剪切流动时,有较多的弹性形变自由能转变为界面能,熔体的弹性效应在总的流动形变中占的比重达到了极小值,流动阻力增大,a就呈现极大值。/的流动形变中占的比重达到了极大值,a就相应呈现极小值。(2)粘度与和的关系n 和对共混改性塑料熔体粘度的影响表现:q对于一定组成的共混改性塑料,在一般剪切流动条件下,其熔体属于假塑性流体,剪切粘度随和的增加逐渐减小;q另一方面,共混改性塑料熔体粘度与组成的关系受和的影响。/n 可以看出,共混物熔体粘度与组成的关系对剪切应力十分敏感。
7、n 第三个方面,和对聚合物熔体的表观粘度有影响,而不同的聚合物表观粘度对和的敏感性可能不同。(3)粘度与温度的关系n 共混物熔体的粘度与温度的关系比较复杂,大体有如下几种类型.n 在比较宽的温度范围内,共混改性塑料熔体的粘度与温度的关系符合阿累尼乌斯型方程:(6-21)。是研究小分子液体剪切流动时粘度与温度关系时建立起来的,流动活化能的定义很明确:是分子向空穴跃迁时克服周围分子的作用所需要的能量。聚合物熔体剪切流动时,流动是通过链段的相继跃迁实现的,既有真正的粘性流动,又有高弹形变,还将指数E定义为流动活化能,实际上流动活化能的定义、模型已不太清楚了。不过,尽管链段的大小、形状不均一,但还算是
8、一类流动单元,其物理意义还算是明确的。n流动单元不仅有各组分的链段,还有尺寸比链段大很多倍、尺寸大小差别相当大、形态各异的分散相颗粒,还可能有其他类型的高分子微小聚集体。n将E称为聚合物共混物熔体的流动活化能,E的定义、模型及物理意义必定是不明确的。/组成、相界面作用力的性质和大小、分散相尺寸的大小和分散性、分散相的形态与缔合及聚结作用、分散相变形的难易等 但聚合物共混物熔体是结构复杂的多组分复相体系。影响流动性的因素很多。实际上,对共混聚合物熔体,由lna1/T直线斜率求出的E与小分子液体流动活化能间有许多区别,就不能称为流动活化能。q因为它并不能反映某类流动单元克服周围分子作用所需能量的大
9、小,而只是表示聚合物共混物熔体的a对温度变化的敏感性的大小,q或者是说表示聚合物共混物熔体流动阻力对温度变化的敏感性的大小。q进一步研究共混物熔体的a与T的关系,发现以a对T作图也呈直线关系,因此提出了一个更简单的方程表征a与T的关系:qK称为聚合物共混物熔体表观粘度的温度系数。(623)v 温度影响聚合物共混物粘度-组成关系曲线的类型。v例如PSPH/PES共混物在不同温度下粘度与组成的关系,结果如图示。v240下,PES含量为50时,粘度出现极大值,PES含量为30和70时,粘度分别出现了极小值;v260下,PES含量为50时,粘度出现极小值;v而在280下,粘度与组成关系曲线上无极大值和
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