聚合物的流变学

聚合物是粘弹性液体，其是弹性或粘性，这取决于它们在该过程中流动或变形的速度有多速度。

如图1所示，可以通过硅氧烷腻子测试轻松证明粘弹性现象。当硅树脂受到快速变形时，即在桌子上弹跳时，硅树脂的表现就像弹性体一样。这是存储能量的可恢复弹性变形，使球弹跳。在长时间搁置硅球时，材料开始由于重力而开始流动，这使得它表现得像粘性流体。材料的行为取决于变形的时间尺度，或对过程时间的比率。物质时间被称为Deborah或Weissenberg号码。如果材料时间相对于处理时间短，则该材料显示粘性行为。如果Weissenberg数等于一个或更大，则流体的弹性增加。

图1。填充的聚二甲基硅氧烷(PDMS)在短时间变形时主要表现为弹性，在长时间重力作用下主要表现为粘性。

粘度是大多数过程的关键参数。在二十多年前轻松处理的材料在电影吹线线上可能根本无法在当前的线路上工作，以更高的拉速工作。在较短的过程时间下的材料的弹性行为对其处理具有负面影响。在注射成型过程中，也可以观察到模具中的流动的类似行为。在快速冷却过程中，增加弹性可能导致更锁定的方向。

材料的流变性需要控制在规定的范围内，以确保平稳的操作过程。在加工过程中，结构-流变关系对聚合物的发展至关重要。设计工程师的主要目标是调整材料结构，以确保更好的加工性能，而不影响最终产品的性能。由于其对材料结构变化的敏感性，流变学也可以用来控制过程。

结构流变关系

可以以不欧洲杯足球竞彩同的方式处理相同等级但不同批次的材料。转化过程对材料的小变化作出反应，即聚合物熔体的流变学对聚合物结构的小变化敏感。由于缩合相的流变学到结构的敏感性，流变学被认为是表征聚合物的最方便的方法。甚至少量的高分子量聚合物可以影响加工行为，熔体流变学也会影响。

分子量分布（MWD），分子量（MW）和支化是用于定义聚合物熔体的流变学的重要参数。虽然分子量的增加改善了粘度，但分子量分布和分支的任何变化都会影响熔体的弹性。时间依赖受到两者的影响。使用毛细管和旋转流变仪，通常进行粘度测量。图2和3中所示的这两种方法对于聚合物流变表征至关重要。

图2。在毛细管流变仪中，材料被迫穿过狭缝或圆形模具。从压降和体积流量，测量稳定状态粘度作为施加的速率（活塞速度）或应力（施加压力）的函数。

图3。在旋转流变仪中，样品在两个板或锥形和板几何之间剪切。粘度计算为施加的应力和施加的变形速率（旋转速度）的比率。与毛细管流变仪相比，旋转流变仪也测量时间依赖性材料行为。

聚合物熔体的粘度是平均分子量MW至〜3.4的功率的函数。聚合物加工中的熔体氟叶率或MFR用于表征聚合物熔体。虽然图4所示的MFR是一种常见的测量方法，但它不是纯粘度测量。通过混合偏移材料，可以实现具有正确MFR的材料。然而，混合材料的粘度和弹性可以是完全不同的，这在可加工性中显而易见。尽管此MFR是聚合物等级的表征和规范中使用的关键因素。MFR的在线测量已经成为聚合物制造中的主要问题，而完整的QA概念已经在MFR测量周围开发，如图5所示。在线流变仪经常被聚烯烃生产线用于测量制造商。

图4。MFR是标准化的模具，具有筒，用于预热样品（ASTM D1238和DIN 53 735）。通过施加2.14或21.4kg的重量来迫使材料通过模具。测量的量是在给定时间段内流过管芯的材料的重量。MFR不仅是模具中粘性效果的测量，而且造成模具入口的贡献和出口效应。

图5。在线流变仪是插入过程线的传感器，以监控关键参数，以便允许控制产品均匀性并遵守所需的规格。在线流变仪运行为返回流或返回废物传感器。根据模具几何形状，在线流变仪可以为MFR或剪切粘度的实时测量作为速率的函数。配备光学窗户进行NIR，UV等测量，在线流变仪可以测量添加剂水平，降解，颜色等。

仅考虑单独的粘度，在用适当的加工行为开发材料时是不够的。欧洲杯足球竞彩聚合物的弹性和时间依赖性具有相同的重要性，同时控制聚合物熔体的可加工性。聚合物熔体的动态力学分析（DMA）是一种促进材料完全流变响应的方法。该技术如图6所示现在被设计工程师广泛使用。DMA提供有关固态的聚合物形态和二次转变的信息。固体的行为不依赖于聚合物结构。

图6。动态机械测试涉及将振荡应变（或应力）施加到材料并测量所得应力（或菌株）。相移和应力幅度和应变幅度的比率允许计算动态模量，存储和损耗模量以及作为频率函数的复粘度。

DMA测量结果达到材料指纹，其可用于计算熔体温度下材料的弹性，粘度和时间依赖性。虽然粘度与重均分子量m相关联_W.，弹性取决于分子量分布。在振荡测试期间，以不同的频率机械探测材料，并且聚合物链和链段对外部刺激作出响应。因此，动态机械分析也可以称为机械光谱。图7显示了典型的频率扫描。

图7。频率扫描提供了材料的特征指纹。在较高的频率下，G '显示为平台值，称为平台模量。平台值与纠缠Me之间的平均分子量有关。在低频时，损耗模量是材料粘度(G ' /ω)和弹性的G ' / G " 2的比值。欧洲杯足球竞彩

DMA是一种高灵敏度的方法，用于表征线性聚合物的分子量和MWD。商业软件包也可以直接使用振荡数据计算MW和MWD。

使用流变学生产更好的最终产品

对于涉及材料的自由表面变形的方法，伸长率比如图8所示的剪切粘度更重要。流变学的一些应用包括挤出，薄膜吹塑，注塑等。

图8。通过拉伸薄的聚合物棒并记录力来确定伸长率粘度。延伸粘度夹具可用于执行4/5 / 5 / / 5的Hencky菌株的伸长率。LDPE样品显示典型的应变硬化效果高于EH = 3。

聚合物的应变硬化性质是薄膜吹气和纤维纺丝过程时的加工性所必需的。需要控制应变硬化的效果，以确保膜和纤维厚度公差，从而在伸长过程中稳定灯丝和气泡。

压敏粘合剂（PSA）是通过流变学优化的聚合物共混物，以实现更高的粘度水平并防止施加温度下的流量以及在施加的压力下在施加压力下流入基板，如图9所示。

图9。PSA粘合剂的DMA痕迹作为温度的函数，可以确定关键的应用参数。1）应用温度下的模量（g'= 2x10^4.N / m²/ 6 /;2)受低温转变限制的最低应用温度(T= 10°C);3）由G'AND G“/ 7/7的交叉点定义的最低处理温度。

反应材料在加工时从欧洲杯足球竞彩低粘度流体到固体材料形成。流变学是治疗过程中粘度的演变的理想选择。现有的流变仪可以编程为模拟固化循环，并优化模具中的温度和压力曲线。可以检测到材料的任何变化，并且可以为给定的批次调整过程参数。使用动态机械数据，可以确定如图10所示的凝胶点。

图10。可以使用DMA技术测量树脂（此处的环氧树脂）的凝胶点。通过将小幅度变形施加到样品并记录动态模量来及时跟随固化。凝胶点可以定义为G'和G“交叉的时间。

流变性在解决材料、加工和性能问题中的应用如图11所示。流变学-聚合物结构关系证明，流变学是设计具有特定加工和最终使用性能的材料的理想工具。欧洲杯足球竞彩熔体的流变性能提供加工性能的信息，而固相和熔体的流变性能提供最终产品性能的信息。由于熔体的粘弹性特性，在流动过程中可能导致所需/不需要的各向异性，最终产品取决于材料的加工过程。

图11。这张图表显示了流变性是如何被用来将最终用途和加工性能与聚合物结构联系起来的。流变学是一种关键的表征技术，用于开发具有所需物理特性的材料，并控制制造过程，以确保产品质量。欧洲杯足球竞彩

结论

流变学能够评估聚合物结构的甚至小变化，因此适用于聚合物表征。流变结构关系对于新材料的开发至关重要。欧洲杯足球竞彩

由于工艺对聚合物结构的敏感性，材料需要控制在严格的公差，以确保良好的加工性能。流变学是过程和质量控制的理想工具。

由于流变行为不代表，结构 - 流变学关系对于复杂的材料而言，具有唯一代表聚合物结构。欧洲杯足球竞彩在这种情况下，需要将额外的测量与流变测量结合，以便实现不同结构元素的贡献。光学，热，电介质等方法是与流变测量一起使用的重要参数。

然而，流变是在聚合物工业中使用的标准技术，用于表征材料，目的是开发具有所需加工和最终用途的新的和改进的材料。欧洲杯足球竞彩

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