损耗⾓正切储能模量_粘弹性：熔融指数，粘（黏）度、剪切粘度、拉伸粘度、平台模量、损耗模量、。。。 贵州师范学院学报
前⾔：⾼分⼦加⼯过程材料会发⽣⼀系列的流动、形变，在这些过程⾥材料会表现出其独特的流动、形变特性，这也是材料流变学关注的研前⾔： 究重点。粘（黏）度、剪切粘度、拉伸粘度、平台模量、损耗模量、储能模量、松弛时间等名词对应着⾼分⼦流变的各个研究点，也是描述材料特性的具体⽅式。但它们的具体含义、区别与联系是为初学者甚⾄普通研究者所模糊的。
聚合物的粘弹性（viscoelasticity）概述：聚合物浓稠溶液体系或熔体在流动过程中，不仅表现出液体所具备的粘流特性，且同时具备聚合物的粘弹性（viscoelasticity）概述
固体材料所具有的弹性性质，这就是聚合物粘弹性。这⾥需要讲述的是，万物皆流，万物皆变，粘弹性不仅是聚合物的特性，其它材料也有。只是聚合物的粘弹性刚巧处于我们⼈类观测时间的最佳范围。因此，更与我们息息相关。
1. 粘（黏）度篇(Viscosity)：复粘度(Complex viscosity)、剪切粘度(Shear viscosity)、拉伸粘度(Tensile viscosity)
VS 熔融指数(Melt index)
1.1 ⾼分⼦粘度
⾸先，需要明确这⾥涉及⾼分⼦的浓稠体系粘度均是⼴义粘度，原因很简单聚合物具有显著的粘弹性，⽆论是单⼀粘度或是单⼀弹性来描述其运动特性均是与实际不符的。
e.g 1. ⽜顿粘性定律
但为了简单，很多时候都要明知不可为⽽为之，将⽜顿粘性定律⽤于计算聚合物粘度，同时这个假粘度也起名称为复粘度，顾名思义它是粘性与弹性的复合。在⽜顿摩擦定律重，粘度描述了：材料的应⼒与形变速率梯度之间的关系。粘度越⼤，同样的流动速率梯度就会产⽣更⼤的摩擦⼒，即材料变得更加难以流动。
1.2 剪切粘度、复粘度
剪切粘度是材料在剪切流变仪下测试的粘度，也就是复粘度。图1中展⽰的是聚丙烯熔体在180 °C下的剪切粘度，其中⿊⾊线条是粘度项。剪切粘度最⼤的特点（难点）是它不是⼀个定值，简单的说材料的粘度除了和材料有关还与材料受到的剪切速率，剪切应⼒，形变⼤⼩有关。就如同图中展⽰，随着剪切速率的升⾼，材料的粘度开始变⼩。
Fig 1. 材料的剪切粘度/复粘度曲线。图⽚来源于本⼈的科学研究成果，转载需与作者联系。piv
剪切粘度是流变中最基础的内容，但依旧相当复杂。细⼼的朋友可以发现⿊⾊的粘度曲线既包含三⾓形的散点，也包括线性的曲线。其中散点是流变仪测试过程提供的数据点，⽽⿊⾊曲线是利⽤⼴义Maxwell模型计算的结果。这⼀条粘度曲线需要相当丰厚的学术基础，且需要计算机计算才能得到。如此，才能完整得到材料的剪切粘度。这种描述材料粘度的⽅式对于实际⽣成显然是不可取的，我们不能要求⽣产者或是操作员理解粘度曲线及其内在含义。但实际现实⼜需要让⼀线⽣产者有直观的对材料粘度的感受，熔融指数这⼀概念便得到了普及。
1.3 熔流指数
紧箍咒口诀熔流指数，全称熔液流动指数，或熔体流动指数。熔融指数，是⼀种表⽰塑胶材料加⼯时的流动性的数值。它是美国量测标准协会(ASTM)根据美国杜邦公司(DuPont)惯⽤的鉴定塑料特性的⽅法制定⽽成，其测试⽅法是：先让塑料粒在⼀定时间（10分钟）内、⼀定温度及压⼒（各种材料标准不同）下，融化成塑料流体，然后通过⼀直径为2.1mm圆管所流出的克（g）数。其值越⼤，表⽰该塑胶材料的加⼯流动性越佳，反之则越差。
Fig 2. 熔融指数测试⽅法
简单的理解就是样品在某⼀特定温度下，被施加特定的压⼒流过⼀段⼩管，记录其⼀定时间流过的样品重量。流过的越多流动性越好。熔融指数⾮常的简单理解，且在⽣产线使⽤很⼴，但与之对应它是⼀个完全⼯业化的概念，没有深层的科学理论基础，因此它的描述往往是不准确的。熔融指数相同的聚合物在具体的流场中可能会存在天差地别的差异，即熔指相同，不能代表流动性相同，不能代表上机后表现相同，不能代表加⼯性能相同。如果涉及到聚合物的选牌号选型，需要对聚合物的粘度做更深层次的表征，⽽⾮简单的判断熔融指数，才能真正解决实际问题。
络利安自动络筒机1.4 拉伸粘度
姚刚与李继红
拉伸粘度是指聚合物在拉伸流动（形变）过程中呈现的粘度，它的值往往与剪切粘度并不⼀致。若从更深层次的分⼦动⼒学模型出发，两者⼜是统⼀的（分⼦链蛇形理论）。作为科普，简单的记作：拉伸过程材料的粘度值与剪切粘度值两者有相关性但不相同。
Fig 3. 拉伸过程分⼦链形貌变化
混凝土结构设计规范2010
Fig 4. 拉伸粘度曲线。图⽚来源于本⼈的科学研究成果，转载需与作者联系。
在拉伸过程中，分⼦链被拉伸，如图3所⽰，此过程需要额外的能量，表现为拉伸硬化。即材料粘度突然上扬。具体的拉伸粘度可以通过拉伸流变仪测试得到，如图4所⽰。图4是带有⽀链的PP材料在不同的拉伸速率下的拉伸粘度曲线。其中散点是实验测量值，⿊⾊实线是分⼦应⼒模型计算结果。在纺丝，吹膜，发泡等领域更加关注材料的拉伸过程，需要对材料的拉伸粘度做深⼊研究，才能更好的设计⼯艺，选择材料。
结论
材料的粘度表征是困难的，到具有理想的合适的流动加⼯性的聚合物是需要深层次的粘度表征的。熔指相同，不能代表流动性相同，不能代表上机后表现相同，不能代表加⼯性能相同。涉及到聚合物的选牌号选型，需要对聚合物的粘度做更深层次的表征，⽽⾮简单的判断熔融指数，才能真正快速解决实际问题。
总之：结合加⼯的具体特点，重点关注材料的某⼀粘度特性，是解决实际⽣产问题的关键⼿段。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议