相關概念
剪下速率
當頂板在力F的作用下以切線方向移動時(圖1),由於內聚力的作用,其下層的液層隨之移動,然後一層接一層地,第二層拉拽第三層,第三層拉拽第四層,依次類推。這一接力賽式動作,最後傳遞到固定底板。則剪下速率
剪下應力
作用於物體單位面積切線方向上的力,稱為剪下應力,其符號為τ。作為流變模型,可將液體看作多層極薄液層堆積而成的長方體。它們充滿於兩塊平形板之間,其底板固定不動,而其他各層是能移動的。
黏度
剪下應力與剪下速率之比,稱為絕對黏度。其符號為η,是流體流動阻力的量度。
η=剪下應力/剪下速率
黏度在流變學上占有重要地位,它往往隨著溫度、剪下應力、剪下速率、剪下歷程等的變化而變化,流變學上使用曲線表示其關係。
剪下速度曲線
一個液體的剪下應力和剪下速率之間的關係,決定了其流動行為。以剪下應力為縱坐標,剪下速率為橫坐標的曲線圖,稱為流動特性曲線圖。以絕對黏度為縱坐標,剪下速率為橫坐標的曲線圖,稱為黏度特性曲線圖。 液體的流動(黏度)特性曲線,可分為牛頓型和非牛頓型兩大類。
牛頓型流體
一種液體,在一定溫度下具有一定的黏度,在剪下速率變化時,黏度保持恆定,稱為牛頓型液體。許多塗料原料如水、溶劑、礦物油和低分子量樹脂溶液都是這種液體,然而塗料成品卻大都是非牛頓型的。牛頓型液體的流動和黏度特性曲線如圖2所示。
非牛頓型流體
當一個液體的黏度隨著剪下速度的變化而變化時,就稱為非牛頓型液體。其中黏度隨著剪下速率的增加而降低的液體,稱為假塑性液體。反之,黏度隨著剪下速率的增加而上升的液體,稱為膨脹型液體(如圖3所示)。
影響
具有非牛頓行為的聚合物熔體,其黏度隨剪下速率的增加而下降。高剪下速率下的熔體黏度比低剪下速率下的黏度小几個數量級。不同聚合物熔體在流動過程中,隨剪下速率的增加,其黏度下降的程度是不相同的。如圖4所示,在低剪下速率下,低密度聚乙烯和聚苯乙烯的黏度大於聚碸和聚碳酸酯;但在高剪下速率下,低密度聚乙烯和聚苯乙烯的黏度小於聚碸和聚碳酸酯。
從熔體黏度對剪下速率的依賴性來說,不同塑膠的敏感性存在明顯區別。敏感性較明顯的有LDPE、PP、PS、HIPS、ABS、PMMA和POM;而HDPE、PSF、PAl010和PBT的敏感性一般;PA6、PA66和PC為最不敏感。對於剪下速率敏感性大的塑膠,可採用提高剪下速率的方法使其黏度下降,有利於注射成型的充模過程。