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聚合物加工的流变现象【聚乙烯蜡】

返回列表 来源: 发布日期: 2021.01.06
聚合物加工的流变现象

高黏度

  一般低分子液体的黏度较小,温度确定后黏度基本不随流动状态发生变化,如室温下,水的黏度约为1mPa.s.所以室温下水的黏度为1mPa.s.而非牛顿液体如高分子液体的黏度绝对值一般很高。高分子熔体的零剪切黏度均在10 ~10Pa.s范 围内,为水的黏度的104倍,可见其熔体姑度之大。

剪切变稀

  对大多数非牛顿流体, 特别是高分子熔体而言,即使在恒定温度下,其黏度也会随剪切速率(或剪切应力)的变化面变化,大多数呈现“剪切变稀”行为。

  在剪切应力作用下,高分子液体受到切变作用面黏度变小,这就是“剪切变稀”现象。“剪切变稀”效应是高分子液体最典型的非牛顿流动性质,对高分子材料加工制造具有极为重要的实际意义。在高分子材料成型加工时,随着成型工艺方法的变化及剪切应 力或剪切速率(转速或线速度)的不同,材料黏度往往发生1~3个数量级的变化,是加工工艺中需要十分关注的问题。千万不要将材料的静止黏度与加工中的流动黏度混为一谈。流动时黏度降低使高分子材料更容易充模成型,节省能耗;同时黏度的变化还伴随着熔体内分子取向和弹性的发展,这也最终影响产品的外观和内在质 量。也有一些高分子液体,如高浓度的聚氯乙烯溶胶,在流动过程中出现黏度随剪切速串的增大而增大的现象,这称为“剪切变稠”效应。

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Weissenberg效应

  与牛顿流体不同, 盛在容器中的高分子液体,当插人其中的圆棒旋转时,没有因惯性作用而甩向容器壁附近,反而环绕在旋转棒附近,出现沿棒向上爬的“爬杆”现象,这种现象称为Weissenberg 效应。出现这种现象的原因是由于高分子液体具有弹性。在旋转流动时,具有弹性的大分子链会沿着圈周方向取向和出现拉伸变形,从而产生一种朝向轴心的压力,迫使液体沿棒爬升。

挤出胀大现象

  挤出胀大现象又称口型膨胀 效应或Barus效应,是指高分子熔体被强迫挤出口模时,挤出物尺寸大于口模尺寸,截面形状也发生变化的现象,牛顿流体不具有这种效应或很弱,而高分子液体的 Barus效应很明显,其产生的原因也归结为高分子液体具有弹性记忆效应所致,熔体在进入口模时,受到强烈的拉伸和剪切形变,其中拉伸形变属于弹性形变。这些形变在口模中只有部分得到回复。如果口模足够长,则 Barus效应就大为减弱这是因为在口模中流动的时间越长,就越有时间将弹性形变回复.

熔体破裂

  试验表明,高分子熔体从口模挤出时,当挤出速度(或应力)过高,超过某一临界剪切速率,就产生弹性湍流,导致流动不稳定,挤出物表面粗植。随着挤出速度的进一步加大,可能出现波浪形、鱼皮形、竹节形、螺旋形变,最后是完全无规则的挤出物断裂,称为熔体破裂现象。出现熔体破裂的机理还在进行研究,但有一点可以肯定,就是与熔体的弹性行为有关。

次级流动

  高分子液体在均匀压力下通过非圆形管道流动时,往往在主要的纯轴向流动上,附加出现局部区域性的环流,称为次级流动。在通过截面有变化的流道时,有时也发生类似的现象。这种反常的次级流动在流道与模具设计中十分重要。

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