流变性通常简单地划分为弹性、黏性和塑性,塑性在形式上可以看做是弹性和黏性的组合。 ⑴理想固体 理想固体服从虎克定律,所以又称为虎克固体。 式中,和为应力;和为应变;E和G为弹性模量和剪切模量;D和J为弹性柔量和剪切柔量,模量和柔量互为倒数。 对于一种极端的情况,E=,无论施加多大的力物体也不会发生变形,即,这类物体被称为理想刚体或欧几里德固体。 ⑵理想流体 理想流体服从牛顿定律,所以又称为牛顿流体,流体服从如下简单关系: EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 式中, EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 为黏度,即黏度定义为剪切应力 EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 与剪切速率 EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 之比,当 EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT =常数时,这种流体称为牛顿流体。牛顿流体的黏度不随剪切应力和剪切速率的变化而变化,低分子液体属于这一类。 黏度表征流体流动时流层之间的内摩擦力的大小,这种内摩擦里是由流体内部分子间相互吸引力和分子不规则运动而造成的。一层流体向前运动,就要克服这层流体与其相邻层的分子间吸引力和分子运动的动力,也就是要克服一定的内摩擦力。流体的黏度越大,说明分子间的吸引力越大,流动时的内摩擦力也越大,因而流动起来也就困难,也就是说,低分子液体流动时,流速越大,受到的阻力也越大。 = 3 \* GB2 \* MERGEFORMAT ⑶非牛顿流体 凡是不符合牛顿流体公式的流体称为非牛顿流体,其流体变行为与时间无关的有:假塑性流体、胀塑性流体和宾汉流体。 大多数高分子聚合物流体属于假塑性流体,其黏度随剪切速率的增加而减小,即所谓剪切变稀。对于这种假塑性行为可解释为:从低剪切速率转向高剪切速率时,无规缠结的大分子开始转向分子取向和缠结点减少,从而使黏度降低。 胀塑性流体和假塑性流体相反,随着剪切速率的增加,黏度升高,即发生剪切变稠,这类流体行为在悬浮液、胶乳和加填体系中常见。 宾汉流体又称塑性流体,当所受应力小于某一临界应力值 EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 时不发生流动,相当于虎克固体;所受应力一旦超过临界应力值 EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 时则像牛顿流体一样流动,这类流动称为塑性流动。外力除去后,因流动而产生的形变不能回复,而作为永久变形保留下来,所以又称塑性变形。 EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 式中, EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 为屈服应力; EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 为塑性黏度;G为剪切模量。宾汉流体的塑性行为的存在,一般解释为与分子缔合或某种结构的破坏有关。 = 4 \* GB2 \* MERGEFORMAT ⑷触变性 流变性质随时间和剪切速率的变化而变化就是触变性,一个触变性材料通常就是假塑性材料,反之则不然。 |