流变理论基础：塑料流动原理与应用

流变理论 

流变学(rheology)是探讨材料受力后变形和流动的加工特性，包括剪变率、剪切黏度、黏弹性、黏滞热、拉伸黏度等等。熔融塑料大多呈现拟塑性行为，即根据指数律(power law)，

        ，                n < 1

塑料受剪应力而运动时，其黏度随剪变率增加而降低，此现象称为高分子材料的剪稀性(shear thinning)。通常厂商比较常提供的塑料特性指标是流动指标MI (Melt index)，一般塑料的MI值大约介于1~25之间，MI值愈大，代表该塑料黏度愈小，分子重量愈小；反之，MI值愈小，代表该塑料黏度愈大，分子重量愈大。MI值仅仅是塑料剪切黏度曲线上的一点。(注：黏度单位1 cp = 0.001 Pa•s， cp = centipoise, Pa = N/m2) 

其它影响塑料性质的因素包括分子量的大小及分子量分布、分子配向性、玻璃转移温度和添加物等。 

(1) 分子量的大小及分子量分布 

塑料的特性之一就是分子量很大，分子量分布曲线和其聚合的方法及条件对于所制造出来的成型品有密切影响。分子量大者璃转移温度Tg较高，机械性质、耐热性、耐冲击强度皆提升，但是黏度亦随分子量增大而提高，造成加工不易。就分子量分布而言，短分子链影响拉伸及冲击强度，中分子链影响溶液黏度及低剪切熔胶流动，长分子链的量影响熔胶弹性。 

(2) 玻璃转移温度(glass transition temperature, Tg)

其意思即高分子链开始具有大链接移动，也就是脱离硬绑绑的玻璃态，开始较具延展性的温度。而Tg的大小对于塑料性质有很大的影响，所以往往成为判断塑料性质的重要指标，玻璃态时显现出类似玻璃的刚硬性质，但于橡胶态时，又变成较软之橡胶性质。 

(3) 分子配向性 

塑料材料原来的性质会随着外来的因素和作用力而改变，例如聚合物熔胶的黏度(表示材料流动阻力)随分子量增加而增加，但随温度增加而减少。更进一步，作用于材料的高剪应力所造成的分子配向性也会降低塑料熔胶的黏度。 

(4)        添加剂、填充材料、及补强材料对于聚合物的影响 

包括安定剂、润滑剂、塑化剂、抗燃剂、着色剂、发泡剂、抗静电剂、填充材料、及补强材料等等可以用来改变获改善塑料的物理性质和机械性质。