高分子流体的不稳定流动及管壁滑移.pptxVIP

会计学;主要内容;当剪切速率不大时，高分子熔体的表面是光滑的。然而，剪切速率超过某一临界值后，挤出物的外观依次出现表面出现表面粗糙、尺寸周期性起伏，直至破裂成碎片等种种畸变现象。 来不及松弛 ;3）熔体破裂的分类（从现象分） a)LDPE 在临界剪切速率（或应力)前是光滑的，之后随着剪切速率的增加，出现一些波动，流变曲线出现大幅度压力振荡或剪切速率突变，曲线不连续，有时使流变测量不能进行。;3）熔体破裂的分类（从现象分） b)HDPE（多为线形高分子分子） 光滑（AB段） 粗糙或有规则畸变 （BC段） 第二光滑区（DH段） 提高产品质量和产率 无规破裂（HE段） ;a)LDPE 当剪切速率较低时，流动是稳定的，死角处的涡流也是稳定的，对挤出物不产生影响。但是，当剪切速率大于临界值后，入口区出现强烈的拉伸流，其造成的拉伸形变超过熔体所能承受的弹性形变极限，强烈的应力集中效应使主流道内的流线断裂， 使死角区的环流或涡流乘机进入主流道而混入口模。主流线断裂后， 应力局部下降， 又会恢复稳定流动。然后再一次集中弹性形变能， 再一次流线断裂。这样交替轮换， 主流道和环流区的流体将轮番进入口模。这是两种形变历史和携带能量完全不同的流体， 可以预见，它们挤出时的弹性松地行为也完全不同，由此造成口模出口处挤物的无规畸变。所以，长径比越大，熔体破裂越减弱。;b)HDPE 流动时的应力集中效应主要不在口模入口 区，而是发生在口模内壁附近， 口模入口区不存在死角涡流 剪切速率低时，管壁无滑移，挤出过程正常。 剪切速率达到一定值，应力集中导致流线断裂。 同时应力集中使熔体储能增大，克服摩擦力，出现管壁滑移，熔体突然增速(柱塞上压力下降)，同时释放出量释放后的熔体又会再次与模壁粘着，从而再集中能量，发生滑移。这种过程周而复始， 将造成聚合物熔体在模壁附近“时滑时粘”表现在挤出物上呈现出竹节状或套锥形的有规畸变。所以，长径比越大，熔体破裂越明显。;b)HDPE 当剪切速率再增大时， 熔体在管壁附近会出现“ 全滑动” 这时反而能得到表团光滑的挤出物。既所谓的第二光滑???出区。此时应力集中效应将转到口模入口区。在极高的剪切地率下，熔体流线在出口区就发生扰乱，这时的挤出物必然呈无规破裂状。;1）口模的形状和尺寸 2）挤出成型工艺条件 3）挤出物料的性质;1）口模的入口角对LDPE 型熔体的挤出破裂行为影响。实验发现，当入口区为平口型人口角(α = 90) ，挤出破裂现象严重。适当改造入口区， 将入口角减小变为喇叭口型时， 挤出物外观有明显改普且开始发生熔体破裂的临界剪切速率(或临界剪切应力 )增高。一是由于喇叭口型中物料所受的拉伸形变较小， 吸收的弹性形变能小；二是由于喇叭口型将死角切去， 涡流区减小或消失， 流线发展比较平滑。为了高速光滑地挤出聚 乙烯， 有时还采用二阶喇叭口型， 它时使临剪切边率进一步提高。;2）口模的定型长度对熔体的挤出破裂行为的影响。 对于LDPE 型熔体， 已知造成熔体 挤出破裂现象的根源在于入口区 的流线扰动，这种扰动会因聚合 物熔体的松弛行为而减轻， 因而 定型长度越长，弹性能松弛越多 ，熔体破裂程度就越轻， 见下图。 对于HDPE 型流体， 熔体破裂现象 的原因在于模壁在处的应力集中 放应， 因而定型长度越长，挤出 物外观反而不好。;若工艺过程的作用时间小于材料本身的松弛时间，熔体破裂现象容易发生。 a)剪切速率的影响 b)温度的影响 ;e)分子量的影响 f)在平均分子量相等下，分子量分布的影响 g)增塑剂的影响 ;管壁滑移 两分于流体在管道、模具、仪器或设备内部流动时， 我们总是假定管道壁或流道壁的非常薄的一层物料与管壁之间是相对不运动的。由于粘附作用，这层物料的运动速度可以认如为等于管壁的运动速度。这个假定称为“管壁无滑移假定 ;管壁滑移 但实际上，这个假定有时不能成立。例如在挤出破质聚氨乙烯、高分子量聚乙烯以及橡胶类材料时，当物料在流道壁承受的剪切应力超过某个临界剪切应力时， 熔体将沿着流道壁发生滑动。紧贴流道壁的那一层物料具有一个有限德相对滑动速度 。这种现象称为“管壁滑动现象” ;右图给出在几种不同的管壁边界状态下，流道管道流体的速度分布图。图( a) 的速度场是按照管壁无滑移“的描写的，其最贴近流道壁的一层物料运动速度为0。图( c)流道中的速度场则不同，最贴近流道壁的一层物料也运动， 其运动速度等于管壁滑移速度。 可以看出， 这种情况下通过流逝的液体体积流量比图( a) 的大。 还有一种情形介于两者之间。既“管壁无滑移假定”仍然成立， 但是在流道壁附近出现一层流速很低的( 肯定粘度不同的) 物料流， 使流动分层， 见右图( b) 所示。这种情形多半是由于物料配方中外润滑剂用量过多所致;管壁滑移 实验表明， 管壁滑