影响高聚物熔体粘度的因素

1、 高 分 子 物 理 课程团队：李彩虹 余旺旺 栗娟 苏珺（一）分子结构（一）分子结构1. 链刚性与分子间作用力链刚性与分子间作用力v高分子链刚性与分子间作用力增大，高分子链刚性与分子间作用力增大，Tf增加，粘流增加，粘流态的粘度也变大。态的粘度也变大。v如：如：PA、PC、PMMA、PVC较较PE、PP、PS等粘等粘流温度大。流温度大。 影响高聚物熔体粘度的因素影响高聚物熔体粘度的因素u分子间作用力分子间作用力u缠结效应缠结效应u运动阻力运动阻力-内旋转位垒内旋转位垒流动阻力流动阻力分子量增加，分子间作用力增大，分子间缠结作用的几率分子量增加，分子间作用力增大，分子间缠结作用的几率增大，从而

2、使得流动阻力增大，粘度增大，从而使得流动阻力增大，粘度a a上升，流动性下降。上升，流动性下降。2.2.分子量大小的影响分子量大小的影响6 .1110wCwMKMM时，当a. 低切变速率时低切变速率时u高聚物熔体零切粘度高聚物熔体零切粘度0与重均分子与重均分子量量Mw的关系如下：的关系如下：5 .34 .320wCwMKMM时，当 MC为临界分子量，指高分子发生缠为临界分子量，指高分子发生缠结的分子量结的分子量注意注意: : 加工成型角度考虑，降低分子量可以增加流动性，有利于加工。聚合物熔体流动性好加工成型角度考虑，降低分子量可以增加流动性，有利于加工。聚合物熔体流动性好, ,易易与配合剂混合

3、均匀与配合剂混合均匀, ,制品表面光洁制品表面光洁, ,但是但是 M M 会影响机械性能。会影响机械性能。b.b.较大切变速率时较大切变速率时增大切变速率，链的缠结结构破坏程度增加。增大切变速率，链的缠结结构破坏程度增加。故故随切变速率的增大，分子量对体系粘度的影随切变速率的增大，分子量对体系粘度的影响减小。响减小。当切变速率非常大时，几乎难以形成当切变速率非常大时，几乎难以形成缠结结构，缠结结构， 平行于临界分子量以前的平行于临界分子量以前的直线。直线。wMlglgv不同用途对分子量有不同的要求不同用途对分子量有不同的要求v合成橡胶一般控制在合成橡胶一般控制在20万；万；v合成纤维一般控制在

4、合成纤维一般控制在1.5万万10万；万；v塑料居橡胶和与纤维之间，塑料居橡胶和与纤维之间，v不同加工方法对分子量有不同要求不同加工方法对分子量有不同要求v挤出成型要求分子量较高；挤出成型要求分子量较高；v注射成型要求分子量较低；注射成型要求分子量较低；v吹塑成型在挤出和注射两者之间。吹塑成型在挤出和注射两者之间。c. M分子量大小对流动曲线的影响分子量大小对流动曲线的影响M大大M小小u低切变速率时，分子量大的低切变速率时，分子量大的聚合物的粘度大，原因是分子聚合物的粘度大，原因是分子量越大，缠结效应越明显，流量越大，缠结效应越明显，流动阻力越大。动阻力越大。u分子量越高，缠结越多，随分子量越高

5、，缠结越多，随切变速度的增大解缠结越严重切变速度的增大解缠结越严重。故。故分子量大的聚合物的粘度分子量大的聚合物的粘度受切变速率影响较大受切变速率影响较大。3.3.分子量分布对粘度的影响分子量分布对粘度的影响u切变速度小时，分子量分布宽的粘度较大；切切变速度小时，分子量分布宽的粘度较大；切变速率大时，分子量分布窄的粘度较大变速率大时，分子量分布窄的粘度较大u分子量分布宽的试样对切变速率敏感性较大分子量分布宽的试样对切变速率敏感性较大原因：当切变速率较小时，分布宽者特长的分子较原因：当切变速率较小时，分布宽者特长的分子较多，形成的缠结结构较多，故粘度较高；当切多，形成的缠结结构较多，故粘度较高；

6、当切变速率增大后，分子量分布宽者解缠结效应严变速率增大后，分子量分布宽者解缠结效应严重，且分布宽者低分子量部分含量较多，起到重，且分布宽者低分子量部分含量较多，起到增塑的作用，故粘度降低更为显著。增塑的作用，故粘度降低更为显著。支化对粘度的影响与支链的长短有关。支化对粘度的影响与支链的长短有关。4.4.分子链支化的影响分子链支化的影响u 短支链：短支链：粘度比直链分子稍微降低粘度比直链分子稍微降低。原因：短支链不。原因：短支链不能产生缠结，并使分子间距离增加能产生缠结，并使分子间距离增加, ,分子间作用力减小使分子间作用力减小使粘度下降。粘度下降。u 长支链长支链：粘度比直链分子的粘度高粘度比

7、直链分子的粘度高。原因：支链的长。原因：支链的长度超过了可以产生缠结的临界分子量度超过了可以产生缠结的临界分子量24倍倍的以后，主的以后，主链及支链都能形成缠结结构，故粘度大大增加。链及支链都能形成缠结结构，故粘度大大增加。如当支如当支链的分子量大于临界分子量的链的分子量大于临界分子量的24倍，则粘度升为线性倍，则粘度升为线性的的100倍以上。倍以上。（二）外因因素（加工工艺）（二）外因因素（加工工艺）1. 温度的影响温度的影响u 随温度的升高，链段活动能力增加随温度的升高，链段活动能力增加，分子间距离增加，分子间作用力减小，分子间距离增加，分子间作用力减小，流动阻力减小，粘度逐渐降低。，流动

8、阻力减小，粘度逐渐降低。u聚合物结构不同，粘度聚合物结构不同，粘度对温度的敏感性不同：刚对温度的敏感性不同：刚性性链对切变速率更加敏感链对切变速率更加敏感。1-PC，2-PE，3-POM，4-PMMA 5-乙乙酸纤维素，酸纤维素，6-尼龙尼龙lnln 1/T1/T温度和链的柔性对粘度的影响温度和链的柔性对粘度的影响RTEA lnln刚性链刚性链柔性链柔性链实际意义实际意义:对于刚性分子：对于刚性分子： PC、PMMA，用升高温度的方法，可以有效的降低粘度，使流动，用升高温度的方法，可以有效的降低粘度，使流动性变好，有利于加工。性变好，有利于加工。对于柔性分子：对于柔性分子：PE、PP、POM

9、等，由于活化能小，仅靠升高温度来改善流动性是等，由于活化能小，仅靠升高温度来改善流动性是不可能的，还要用其它方法才行。不可能的，还要用其它方法才行。b.较低温度时TgTTg+1002.剪切速率的影响剪切速率的影响由幂律定律a=Kn-1 变为 lg)1(lglgnKa以lglga作图。u 随切变速率的增加，随切变速率的增加，解缠结效应更加明显，解缠结效应更加明显，粘度逐渐降低。粘度逐渐降低。u 聚合物结构不同，粘聚合物结构不同，粘度对切变速率的敏感性度对切变速率的敏感性不同：不同：柔性链对切变速柔性链对切变速率更加敏感率更加敏感。实际的意义实际的意义: : 对于对于刚性链刚性链不能盲目的通过增加柱塞压力与螺杆转不能盲目的通过增加柱塞压力与螺杆转速来增加流动性，而是速来增加流动性，而是提高料筒的温度提高料筒的温度 对于对于柔性链柔性链不能通过提高温度不能