问答题
从结构观点讨论温度和剪切速率对聚合物熔体黏度的影响。在聚合物成型加工过程中如何利用黏度对温度和剪切速率的不同敏感性来改善聚合物的加工流动性?
【正确答案】随温度升高,聚合物黏度下降。黏度随温度升高而下降的幅度与流动活化能的大小有关。对刚性链聚合物,流动活化能一般都比较大,温度对黏度的影响就比较明显。随温度升高,黏度明显下降。由于刚性链聚合物的表观黏度对温度表现出较大的敏感性,可以将它们称之为温敏性聚合物。对于这类聚合物,在成型加工过程中采用改变温度的方法来调节聚合物的黏度和流动性比较有效。对柔性链聚合物,由于流动活化能比较小,表观黏度随温度变化不大,尽管随温度升高黏度呈下降趋势,但下降幅度较小。
在极低(第一牛顿区)和极高(第二牛顿区)剪切速率下,聚合物熔体的黏度不随剪切速率变化,表现出牛顿流体的流动行为。只有在中间剪切速率范围内(假塑性区),剪切速率的变化才会对熔体黏度产生影响。此时,随剪切速率增加,分子链解缠结不断发生,缠结结构的破坏和分子链沿流动方向的取向,导致黏度不断下降。对于柔性链聚合物,由于很容易通过链段的运动实现分子链的取向,所以其黏度随剪切速率增加下降明显;但是,由于刚性链聚合物中运动单元(链段)较长,链构象的改变比较困难,分子链不容易取向,所以随剪切速率增加,黏度下降幅度很小。
【答案解析】