高分子材料流變學(xué)111

1、Qingdao University of Science and TechnologyQingdao，2011高分子材料流變學(xué)高分子材料流變學(xué)Rheology of Polymer Materials 青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院 王新王新 楊文君楊文君青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of P

2、olymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院研究高分子材料流變性的意義研究高分子材料流變性的意義高分子熔體和溶液具有流動性和可塑性，是高分子材料可以加工成型不高分子熔體和溶液具有流動性和可塑性，是高分子材料可以加工成型不同形狀制品的依據(jù)；同形狀制品的依據(jù)；研究流變規(guī)律性，對于聚合工程和聚合物加工工程的合理設(shè)計、優(yōu)化和研究流變規(guī)律性，對于聚合工程和聚合物加工工程的合理設(shè)計、優(yōu)化和正確操作，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗具有指導(dǎo)意義；正確操作，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗具有指導(dǎo)意義；在當(dāng)前高分子工程中，流變學(xué)設(shè)計已成為分子設(shè)計，材料設(shè)計，制品

3、設(shè)在當(dāng)前高分子工程中，流變學(xué)設(shè)計已成為分子設(shè)計，材料設(shè)計，制品設(shè)計及模具與機(jī)械設(shè)計的重要組成部分。計及模具與機(jī)械設(shè)計的重要組成部分。主要內(nèi)容主要內(nèi)容第第1章章 高分子液體的奇異流變性和流動機(jī)理高分子液體的奇異流變性和流動機(jī)理11 奇異的流變性質(zhì)奇異的流變性質(zhì)12 高分子黏流態(tài)特征及流動機(jī)理高分子黏流態(tài)特征及流動機(jī)理第第2 2章章 高分子液體的基本流變性質(zhì)高分子液體的基本流變性質(zhì)21 基本物理量與基本流變函數(shù)基本物理量與基本流變函數(shù)22 假塑性流體的流動規(guī)律假塑性流體的流動規(guī)律23 關(guān)于關(guān)于“剪切變稀剪切變稀”和熔體彈性的說明和熔體彈性的說明第第3章章 關(guān)于高分子液體黏彈性的討論關(guān)于高分子液體黏

4、彈性的討論31 影響剪切黏度的主要因素影響剪切黏度的主要因素32 高分子液體彈性效應(yīng)的描述高分子液體彈性效應(yīng)的描述第第4章章 剪切黏度的測量方法剪切黏度的測量方法41 毛細(xì)管流變儀測量表觀剪切黏度毛細(xì)管流變儀測量表觀剪切黏度42 恒速式雙毛細(xì)管流變儀簡介恒速式雙毛細(xì)管流變儀簡介43 錐板型轉(zhuǎn)子流變儀簡介錐板型轉(zhuǎn)子流變儀簡介44 落球式黏度計的測量原理落球式黏度計的測量原理第第5章章 高分子熔體流動不穩(wěn)定性高分子熔體流動不穩(wěn)定性51 擠出過程中的畸變和熔體破裂行為擠出過程中的畸變和熔體破裂行為52 紡絲成型過程中的拉伸共振現(xiàn)象紡絲成型過程中的拉伸共振現(xiàn)象 第第6章章 加工成型過程的流變分析加工成

5、型過程的流變分析 6.1壓延工藝的流變分析壓延工藝的流變分析6.2擠出成型的流變分析擠出成型的流變分析6.3 注射成型的流變分析注射成型的流變分析青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院第一章第一章 高分子液體的奇異流變性和流動機(jī)理高分子液體的奇異流變性和流動機(jī)理11 奇異的流變性質(zhì)奇異的流變性質(zhì)“剪切變稀剪切變稀”行為（行為（shear-thinning）:多數(shù)高分子液體的黏度隨剪切速率多數(shù)

6、高分子液體的黏度隨剪切速率增大而下降。增大而下降。“剪切變稠剪切變稠”效應(yīng)（效應(yīng)（shear-thickening）:呈少數(shù)高分子體系，如高濃度的呈少數(shù)高分子體系，如高濃度的聚氯乙烯塑料溶膠、高濃度填充體系等，黏度隨剪切速率增大反常地升高。聚氯乙烯塑料溶膠、高濃度填充體系等，黏度隨剪切速率增大反常地升高。通常把具有通常把具有“剪切變稀剪切變稀”效應(yīng)的流體稱假塑性流體（效應(yīng)的流體稱假塑性流體（pseudoplastic fluid），具有），具有“剪切變稠剪切變稠”效應(yīng)的流體稱脹流性流體（效應(yīng)的流體稱脹流性流體（dilatant fluid）。）。它們均屬于非牛頓流體范疇。它們均屬于非牛頓流體范

7、疇。1）高黏度與）高黏度與“剪切變稀剪切變稀”行為行為2）擠出脹大現(xiàn)象）擠出脹大現(xiàn)象圖圖8-1 擠出脹大效應(yīng)示意圖擠出脹大效應(yīng)示意圖又稱口模膨脹效應(yīng)（又稱口模膨脹效應(yīng)（die swell）或或Barus效應(yīng)效應(yīng)青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院3）爬桿現(xiàn)象爬桿現(xiàn)象（Weissenberg效應(yīng)）效應(yīng)）又稱又稱Weissenberg效應(yīng)。出現(xiàn)原因效應(yīng)。出現(xiàn)原因也被歸結(jié)為高分子液體是一種彈性液

8、也被歸結(jié)為高分子液體是一種彈性液體，具有法向應(yīng)力差效應(yīng)。體，具有法向應(yīng)力差效應(yīng)。圖圖8-2 高分子液體高分子液體“爬桿爬桿”效應(yīng)示意效應(yīng)示意圖圖 4）擠出畸變擠出畸變和和熔體破裂熔體破裂現(xiàn)象現(xiàn)象光滑光滑 20 s20 s-1-1光滑光滑 30 s-1鯊魚皮畸變鯊魚皮畸變100 s-1鯊魚皮畸變鯊魚皮畸變200 s-1黏黏-滑轉(zhuǎn)變滑轉(zhuǎn)變300 s-1螺紋狀畸變螺紋狀畸變800 s-1螺紋狀畸變螺紋狀畸變1000 s-1熔體破裂熔體破裂2000 s-1圖圖8-3 不同擠出速率下不同擠出速率下LLDPE熔體擠出物外觀照片熔體擠出物外觀照片 青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer

9、 Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院 這些現(xiàn)象也與高分子液體的彈性有關(guān)。由于有彈性因此液體能承受拉伸形這些現(xiàn)象也與高分子液體的彈性有關(guān)。由于有彈性因此液體能承受拉伸形變，產(chǎn)生拉伸流動，且拉伸液流的自由表面相當(dāng)穩(wěn)定。這是高分子液體具變，產(chǎn)生拉伸流動，且拉伸液流的自由表面相當(dāng)穩(wěn)定。這是高分子液體具有良好紡絲（一維拉伸）和成膜（一維或二維拉伸）能力的根據(jù)。有良好紡絲（一維拉伸）和成膜（一維或二維拉伸）能力的根據(jù)。 5）無管虹吸，拉伸流動和可紡性）無管虹吸

10、，拉伸流動和可紡性圖圖8-4 無管虹吸和側(cè)壁虹吸效應(yīng)示意圖（無管虹吸和側(cè)壁虹吸效應(yīng)示意圖（N表示牛頓流體，表示牛頓流體，P表示高分子液體）表示高分子液體） 青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院1 .2 高分子黏流態(tài)特征及流動機(jī)理高分子黏流態(tài)特征及流動機(jī)理 黏流態(tài)黏流態(tài) 高分子材料的黏流態(tài)，指溫度處于黏流溫度（高分子材料的黏流態(tài)，指溫度處于黏流溫度（Tf）和分解溫度）和分解溫度（Td）之間的

11、一種凝聚態(tài)。從宏觀看，黏流態(tài)主要特征是在外力）之間的一種凝聚態(tài)。從宏觀看，黏流態(tài)主要特征是在外力場作用下，熔體產(chǎn)生不可逆永久變形和流動。微觀看，發(fā)生黏性場作用下，熔體產(chǎn)生不可逆永久變形和流動。微觀看，發(fā)生黏性流動時分子鏈產(chǎn)生重心相對位移的整鏈運(yùn)動。流動時分子鏈產(chǎn)生重心相對位移的整鏈運(yùn)動。 非晶態(tài)線形高分子材料的形變非晶態(tài)線形高分子材料的形變-溫度曲線示意圖溫度曲線示意圖ML、MH分別代表低分子量和高分子量分別代表低分子量和高分子量 低結(jié)晶度線形高分子材料的形變低結(jié)晶度線形高分子材料的形變-溫度曲線示意圖溫度曲線示意圖ML、MH分別代表低分子量和高分子量分別代表低分子量和高分子量 青島科技大學(xué)青

12、島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院 研究表明，黏流態(tài)下大分子流動的基本結(jié)構(gòu)單元并不是分子整鏈，而是鏈研究表明，黏流態(tài)下大分子流動的基本結(jié)構(gòu)單元并不是分子整鏈，而是鏈段，分子整鏈的運(yùn)動是通過鏈段的相繼運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的。段，分子整鏈的運(yùn)動是通過鏈段的相繼運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的。研究高分子黏流活化能時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)熔體分子量很低時，隨分子量增大而增研究高分子黏流活化能時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)熔體分子量很低時，隨分子量增大而增大。分子量達(dá)到一定值

13、后，值趨于恒定。與該恒定值對應(yīng)的最低分子量相大。分子量達(dá)到一定值后，值趨于恒定。與該恒定值對應(yīng)的最低分子量相當(dāng)于由當(dāng)于由20-30個個C原子組成的鏈段的大小，說明熔體流動的基本結(jié)構(gòu)單元原子組成的鏈段的大小，說明熔體流動的基本結(jié)構(gòu)單元是鏈段。是鏈段。 表表8-2 8-2 部分聚合物的流動溫度部分聚合物的流動溫度聚合物聚合物流動溫度流動溫度/聚合物聚合物流動溫度流動溫度/天然橡膠天然橡膠126-160聚丙烯聚丙烯200-220低壓聚乙烯低壓聚乙烯170-200聚甲基丙烯酸甲聚甲基丙烯酸甲酯酯190-250聚氯乙烯聚氯乙烯165-190尼龍尼龍66250-270聚苯乙烯聚苯乙烯170聚甲醛聚甲醛17

14、0-190流動機(jī)理流動機(jī)理 School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 第二章第二章 高分子液體的基本流變性質(zhì)高分子液體的基本流變性質(zhì)21 基本物理量與基本流變函數(shù)基本物理量與基本流變函數(shù)211 剪切應(yīng)力分量和法向應(yīng)力分量剪切應(yīng)力分量和法向應(yīng)力分量圖圖8-6 單位立方體上各應(yīng)力單位立方體上各應(yīng)力分量的位置關(guān)系分量的位置關(guān)系應(yīng)力應(yīng)力定義為外力或外力矩作用下材料內(nèi)部或表面定義為外力或外力矩作用下材料內(nèi)

15、部或表面單位面積上的響應(yīng)力，單位為單位面積上的響應(yīng)力，單位為Pa（1Pa = 1N/m2）或）或MPa (1MPa = 106 Pa)。實(shí)際材料受外力作用后內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)十分復(fù)雜。分析某點(diǎn)附近立方體三個正交獨(dú)立平面上的應(yīng)力綜合，就能完整描述該點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。應(yīng)應(yīng)力分兩類：一類應(yīng)力作用在相應(yīng)面元的法線力分兩類：一類應(yīng)力作用在相應(yīng)面元的法線方向上，稱方向上，稱法向應(yīng)力分量法向應(yīng)力分量；一類應(yīng)力作用在；一類應(yīng)力作用在相應(yīng)面元的切線方向上，稱相應(yīng)面元的切線方向上，稱剪切應(yīng)力分量剪切應(yīng)力分量。應(yīng)力分兩類：一類應(yīng)力作用在相應(yīng)面元的法線應(yīng)力分兩類：一類應(yīng)力作用在相應(yīng)面元的法線方向上，稱方向上，稱法向應(yīng)力分量法向應(yīng)

16、力分量；一類應(yīng)力作用在相；一類應(yīng)力作用在相應(yīng)面元的切線方向上，稱應(yīng)面元的切線方向上，稱剪切應(yīng)力分量剪切應(yīng)力分量。青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院高分子液體流動時三個法向應(yīng)力分量互不相等，存在法向應(yīng)力差（normal stress difference）。通常定義兩個法向應(yīng)力差函數(shù)描寫這種性質(zhì)：性質(zhì)：221122111TTN332233222TTNpTiiii) 3, 2, 1( i第一

17、法向應(yīng)力差第一法向應(yīng)力差 第二法向應(yīng)力差第二法向應(yīng)力差 式中式中稱偏應(yīng)力分量，稱偏應(yīng)力分量，p為各向同性水壓力。為各向同性水壓力。剪切應(yīng)力剪切應(yīng)力反應(yīng)了液體流動時的內(nèi)摩擦，表現(xiàn)為黏性。反應(yīng)了液體流動時的內(nèi)摩擦，表現(xiàn)為黏性。法向應(yīng)力法向應(yīng)力反應(yīng)了液體所受的擠壓和拉伸，表現(xiàn)為彈性。反應(yīng)了液體所受的擠壓和拉伸，表現(xiàn)為彈性。小分子液體流動時，三個法向應(yīng)力相等，因此小分子液體無彈性，只有黏性。小分子液體流動時，三個法向應(yīng)力相等，因此小分子液體無彈性，只有黏性。三個法向應(yīng)力分量互不相等是高分子液體具有彈性的表現(xiàn)，因此高分子液體稱三個法向應(yīng)力分量互不相等是高分子液體具有彈性的表現(xiàn)，因此高分子液體稱黏彈性液體

18、。法向應(yīng)力差函數(shù)可作為描述液體彈性的物理量。黏彈性液體。法向應(yīng)力差函數(shù)可作為描述液體彈性的物理量。青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院 212 速度梯度和形變速率速度梯度和形變速率單位時間內(nèi)發(fā)生的形變。在剪切流場中稱單位時間內(nèi)發(fā)生的形變。在剪切流場中稱剪切速率剪切速率（shear rate）；在拉伸流場中稱）；在拉伸流場中稱拉伸速率拉伸速率（elongation rate）。）。dydvd

19、tdx 形變速率形變速率圖圖8-7 簡單剪切流場示意圖簡單剪切流場示意圖青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院剪切流場下，流速方向與速度梯度方向垂直；剪切流場下，流速方向與速度梯度方向垂直；拉伸流場中流速方向與速度梯度的方向平行。拉伸流場中流速方向與速度梯度的方向平行。 圖圖8-8 一維單軸拉伸流場（一維單軸拉伸流場（a）和二維雙軸拉伸流場（）和二維雙軸拉伸流場（b）（a） （b） 青島科技

20、大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院213 表觀剪切黏度表觀剪切黏度)()(a 圖圖8-9 高分子熔體流動曲線示意圖高分子熔體流動曲線示意圖為特性：剪切變稀如何處理？如何處理？青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工

21、工 程程 學(xué)學(xué) 院院2. 1. 4 第一、第二法向應(yīng)力差系數(shù)第一、第二法向應(yīng)力差系數(shù) 、 222112121N 233222222N 第二法向應(yīng)力差系數(shù)第二法向應(yīng)力差系數(shù)第一法向應(yīng)力差系數(shù)第一法向應(yīng)力差系數(shù)圖8-11 第第1、第、第2法向應(yīng)力差曲線法向應(yīng)力差曲線N10，且隨剪切速率的增加而增大 N2Tg+100 E 黏流活化能 School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)WLF方程方程 適用條件：T

22、gTTg+100 TgTTgTTgTT6 .51)(44.17lg)()(lg 黏流活化能（黏流活化能（flow activation energy）黏流活化能黏流活化能：流動過程中，流動單元（鏈段）用于克服位壘，由原位置：流動過程中，流動單元（鏈段）用于克服位壘，由原位置躍遷到附近躍遷到附近“空穴空穴”所需的最小能量。所需的最小能量。特性：特性：1. 反映材料黏度隨溫度變化的敏感性；反映材料黏度隨溫度變化的敏感性；2. 與分子鏈結(jié)構(gòu)有關(guān)，與總分子量關(guān)系不大；與分子鏈結(jié)構(gòu)有關(guān)，與總分子量關(guān)系不大；3. 剛性、極性、或含較大側(cè)基的材料，黏流活化能較高；而柔性較好的線形剛性、極性、或含較大側(cè)基的材

23、料，黏流活化能較高；而柔性較好的線形分子鏈材料黏流活化能較低。分子鏈材料黏流活化能較低。 School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)剪切速率和剪切應(yīng)力的影響剪切速率和剪切應(yīng)力的影響剪切變稀剪切變稀，表征材料的黏，表征材料的黏-切依賴性。切依賴性。曲線特征：曲線特征：1）各材料的零剪切黏度高低不同，主）各材料的零剪切黏度高低不同，主要反映平均分子量的差別；要反映平均分子量的差別；2）材料流動性由線性

24、行為轉(zhuǎn)入非線性）材料流動性由線性行為轉(zhuǎn)入非線性行為的臨界剪切速率不同；行為的臨界剪切速率不同；3）冪律流動區(qū)的曲線斜率不同，即流）冪律流動區(qū)的曲線斜率不同，即流動指數(shù)動指數(shù)n不同。不同。圖圖8-20 幾種高分子熔體在幾種高分子熔體在200的黏度與剪切速率的關(guān)系的黏度與剪切速率的關(guān)系-HDPE；-PS；-PMMA；-LDPE；-PP School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)312 分子結(jié)構(gòu)參數(shù)的影

25、響分子結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響平均分子量的影響平均分子量的影響103.13.42WWKMK MWeWeMMMM Me 臨界纏結(jié)分子量臨界纏結(jié)分子量Fox- Flory公式公式圖圖8-21 黏度與分子量黏度與分子量M的關(guān)系的關(guān)系青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院規(guī)律：規(guī)律：1. 當(dāng)分布加寬時，物料的黏流溫度當(dāng)分布加寬時，物料的黏流溫度Tf下降，流動性及加工行為有所改善；下降，流動性及加工行為有所改善

26、；2. 分子量分布寬的試樣，非牛頓流變性較為顯著。分子量分布寬的試樣，非牛頓流變性較為顯著。 在低剪切速率下，寬分布試樣的黏度，包括零剪切黏度往往較高；在低剪切速率下，寬分布試樣的黏度，包括零剪切黏度往往較高； 隨剪切速率增大，寬分布試樣黏隨剪切速率增大，寬分布試樣黏-切敏感性較大；切敏感性較大； 高剪切速率范圍內(nèi)，寬分布試樣的黏度可能反而更低。高剪切速率范圍內(nèi)，寬分布試樣的黏度可能反而更低。分子量分布的影響分子量分布的影響支化結(jié)構(gòu)的影響支化結(jié)構(gòu)的影響 圖圖8-23 支化與線形高分子材料的黏度支化與線形高分子材料的黏度短支化：降低黏度短支化：降低黏度長支化：影響巨大且復(fù)雜長支化：影響巨大且復(fù)雜

27、313 配合劑的影響配合劑的影響青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)填充補(bǔ)強(qiáng)劑填充補(bǔ)強(qiáng)劑 ：炭黑、短纖維等增強(qiáng)（補(bǔ)強(qiáng)）材料，或各種無機(jī)材料：炭黑、短纖維等增強(qiáng)（補(bǔ)強(qiáng)）材料，或各種無機(jī)材料軟化增塑劑軟化增塑劑 ： 各種礦物油、低聚物等各種礦物油、低聚物等 1）炭黑的影響）炭黑的影響主要作用為：主要作用為： ）增黏效應(yīng)，使體系黏度升高；）增黏效應(yīng)，使體系黏度升高； ）使非牛頓流動性減弱，流動指數(shù)）使非牛頓流動性減弱，流動指數(shù)n值升高。值升高。2）碳酸鈣的影響）碳酸鈣的影響主要影響：主要影響： ）增多體系內(nèi)部的微空隙，使材料內(nèi)部應(yīng)力集中點(diǎn)增加，加速破壞；）增多體系內(nèi)部的微空隙，使材料內(nèi)部應(yīng)力集中點(diǎn)增加，加速破壞

28、； ）使體系黏度增大，彈性下降，加工困難，設(shè)備磨損加快。）使體系黏度增大，彈性下降，加工困難，設(shè)備磨損加快。 School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院3 3）軟化增塑劑的影響）軟化增塑劑的影響 主要作用：主要作用： ）增大分子鏈之間的間距，屏蔽大分子中極性基團(tuán)，減少分子鏈間相）增大分子鏈之間的間距，屏蔽大分子中極性基團(tuán)，減少分子鏈間相互作用力?；プ饔昧?。 ）低分子量的軟化）低分子量的軟化增塑劑可使發(fā)生高分子發(fā)生纏結(jié)的臨

29、界分子量提增塑劑可使發(fā)生高分子發(fā)生纏結(jié)的臨界分子量提高，纏結(jié)點(diǎn)密度下降，體系的非牛頓性減弱。高，纏結(jié)點(diǎn)密度下降，體系的非牛頓性減弱。青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)32 高分子液體彈性效應(yīng)的描述高分子液體彈性效應(yīng)的描述321 可恢復(fù)形變可恢復(fù)形變SRWRS2/ )(2211黏彈性流體形變及形變回復(fù)示意圖黏彈性流體形變及形變回復(fù)示意圖 School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)322 擠出脹大比及口模入口、

30、出口壓力降擠出脹大比及口模入口、出口壓力降圖圖8-27 擠出脹大現(xiàn)象的說明擠出脹大現(xiàn)象的說明擠出流場中分子鏈構(gòu)象發(fā)生顯著改變的位置：擠出流場中分子鏈構(gòu)象發(fā)生顯著改變的位置： 1）口模入口區(qū)）口模入口區(qū) 2）口模內(nèi)部模壁附近）口模內(nèi)部模壁附近擠出脹大比擠出脹大比BDdBi/ School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院 青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 入口壓力降入口壓力降主要由熔體經(jīng)歷彈性形變、儲存彈性能引起，可描述熔體彈性高低。

31、主要由熔體經(jīng)歷彈性形變、儲存彈性能引起，可描述熔體彈性高低。出口壓力降出口壓力降表征熔體剩余彈性形變的大小。表征熔體剩余彈性形變的大小。 入口壓力降入口壓力降 與與 出口壓力降出口壓力降 （a）口模直徑）口模直徑1mm，表觀剪切速率，表觀剪切速率=174s-1 （b）口模直徑）口模直徑1mm，T180圖圖8-28 聚烯烴彈性體聚烯烴彈性體POE的擠出脹大比（的擠出脹大比（a）和入口壓力降（）和入口壓力降（b） School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)

32、學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院 法向應(yīng)力差效應(yīng)是黏彈性流體的典型彈性效應(yīng)。法向應(yīng)力差效應(yīng)是黏彈性流體的典型彈性效應(yīng)。青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)323 法向應(yīng)力差描述熔體彈性法向應(yīng)力差描述熔體彈性圖圖8-29 聚乙烯樣品的第一法向應(yīng)力差聚乙烯樣品的第一法向應(yīng)力差隨剪切應(yīng)力的變化隨剪切應(yīng)力的變化HDPEWM2.20105 HDPEWM1.68105 /WnMM16 /WnMM84LDPE WM4.00105 /WnMM20 School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子

33、 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)第四章第四章 剪切黏度的測量方法剪切黏度的測量方法41 毛細(xì)管流變儀測量表觀剪切黏度毛細(xì)管流變儀測量表觀剪切黏度411 毛細(xì)管流變儀的基本構(gòu)造毛細(xì)管流變儀的基本構(gòu)造圖圖8-31 毛細(xì)管及壓力傳感器的安排毛細(xì)管及壓力傳感器的安排恒速型（測壓力）恒速型（測壓力）恒壓力型（測流速）恒壓力型（測流速） 操作簡單，測量范圍寬操作簡單，測量范圍寬 School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與

34、工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)412 毛細(xì)管內(nèi)的流場分析毛細(xì)管內(nèi)的流場分析圖圖8-32 熔體在毛細(xì)管內(nèi)的流動分析熔體在毛細(xì)管內(nèi)的流動分析1）剪切應(yīng)力的計算）剪切應(yīng)力的計算2122pprrL受力平衡分析：受力平衡分析：1222pprp rLz毛細(xì)管壁處的最大剪切應(yīng)力毛細(xì)管壁處的最大剪切應(yīng)力： 2wr RpRz剪切應(yīng)力計算無需假設(shè)流體類型剪切應(yīng)力計算無需假設(shè)流體類型 School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院

35、青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)2）剪切速率和黏度的計算，）剪切速率和黏度的計算，Rabinowich-Mooney公式公式牛頓流體牛頓流體，其本構(gòu)方程為：，其本構(gòu)方程為： 剪切速率的測量和計算與流過毛細(xì)管的物料種類有關(guān)。剪切速率的測量和計算與流過毛細(xì)管的物料種類有關(guān)。00()zr 利用應(yīng)力計算公式，則有：利用應(yīng)力計算公式，則有：00112zprrz 2201( )()4zprRrz積分得：積分得：42200002()28RRzpRpQrdrr Rrdrzz根據(jù)上式的速度分布，積分求得物料流經(jīng)毛細(xì)管的體積流量根據(jù)上式的速度分布，積分求得物料流經(jīng)毛細(xì)管的體積流量Q School of Polymer S

36、cience & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院,3048ww NzQDR非牛頓流體非牛頓流體，按照，按照Rabinowich-Mooney修正公式修正公式計算其在管壁處的剪切速率：計算其在管壁處的剪切速率：,ln(3)(3)44lnwNwNwNwNwwwNwwdddd對于對于符合冪律方程的高分子熔體符合冪律方程的高分子熔體，公式簡化為：，公式簡化為：青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)式中，式中，n為非牛頓指數(shù)為非牛頓指數(shù)。對照最大應(yīng)力計算公式，可知：對照最大應(yīng)力計算公式，

37、可知：,314ww Nnn School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院 青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)3）入口壓力校正，）入口壓力校正，Bagley修正修正exitcapentPPPP入口壓力降和出口壓力降都對入口壓力降和出口壓力降都對剪切應(yīng)力計算產(chǎn)生影響，但入剪切應(yīng)力計算產(chǎn)生影響，但入口壓力降的影響更為顯著，需口壓力降的影響更為顯著，需進(jìn)行進(jìn)行Bagley校正。校正。圖圖8-33 料筒與毛細(xì)管中物料內(nèi)部壓力分布示意圖料筒與毛

38、細(xì)管中物料內(nèi)部壓力分布示意圖實(shí)測壓力降包含三部分：實(shí)測壓力降包含三部分： School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院Bagley校正原理校正原理中心思想中心思想：保持毛細(xì)管上真實(shí)的壓力梯度：保持毛細(xì)管上真實(shí)的壓力梯度不變，將毛細(xì)管虛擬地延不變，將毛細(xì)管虛擬地延長，使入口壓力降以相同的梯度降在虛擬延長的長度上。長，使入口壓力降以相同的梯度降在虛擬延長的長度上。圖圖8-34 實(shí)驗(yàn)確定實(shí)驗(yàn)確定Bagley修正因子示意圖修正因子

39、示意圖設(shè)毛細(xì)管虛擬延長長度為LB，記為： RnLBBRnLPzpB真實(shí)壓力梯度應(yīng)為： 剪切應(yīng)力計算公式修正為： RnLPRBw2 School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)42 恒速型雙毛細(xì)管流變儀簡介恒速型雙毛細(xì)管流變儀簡介構(gòu)造和使用特點(diǎn)：構(gòu)造和使用特點(diǎn)：兩個相同的料筒，下端分別安兩個相同的料筒，下端分別安裝壓力傳感器。裝壓力傳感器。2. 兩個料筒下方分別安裝普通毛細(xì)兩個料筒下方分別安裝普通毛細(xì)

40、管和零長毛細(xì)管。管和零長毛細(xì)管。 兩毛細(xì)管的兩毛細(xì)管的入口區(qū)形狀相同。入口區(qū)形狀相同。3. 測量時，兩料筒中的柱塞同時以測量時，兩料筒中的柱塞同時以等速推進(jìn)，將熔體分別擠出兩等速推進(jìn)，將熔體分別擠出兩根毛細(xì)管。兩壓力傳感器分別根毛細(xì)管。兩壓力傳感器分別測量擠出時的壓力變化。測量擠出時的壓力變化。4. 可直接測量入口壓力降?？芍苯訙y量入口壓力降。圖圖8-35 雙毛細(xì)管流變儀結(jié)構(gòu)示意圖雙毛細(xì)管流變儀結(jié)構(gòu)示意圖 School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué)

41、與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)43 錐板型轉(zhuǎn)子流變儀簡介錐板型轉(zhuǎn)子流變儀簡介431 錐錐-板型流變儀測量表觀剪切黏度板型流變儀測量表觀剪切黏度圖圖8-36 錐錐-板流變儀結(jié)構(gòu)示意圖和球坐標(biāo)系板流變儀結(jié)構(gòu)示意圖和球坐標(biāo)系 錐錐-板流變儀的優(yōu)點(diǎn)：板流變儀的優(yōu)點(diǎn)：1.測量剪切黏度方法簡便，數(shù)據(jù)處理時無需作任何校正。測量剪切黏度方法簡便，數(shù)據(jù)處理時無需作任何校正。2. 計算方法不涉及流體種類。計算方法不涉及流體種類。3.錐體旋轉(zhuǎn)速度可以控制到很慢，較容易測出零剪切黏度。錐體旋轉(zhuǎn)速度可以控制到很慢，較容易測出零剪切黏度。4. 經(jīng)過改裝，能直接測量法向應(yīng)力差函數(shù)和液體的動態(tài)黏彈性。經(jīng)

42、過改裝，能直接測量法向應(yīng)力差函數(shù)和液體的動態(tài)黏彈性。 School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)432 錐錐-板型流變儀測量液體的動態(tài)黏彈性板型流變儀測量液體的動態(tài)黏彈性1）高分子液體的動態(tài)黏彈性）高分子液體的動態(tài)黏彈性設(shè)高分子液體為線性體，交變應(yīng)力、應(yīng)變的振幅為小振幅。對高分子設(shè)高分子液體為線性體，交變應(yīng)力、應(yīng)變的振幅為小振幅。對高分子液體施以正弦變化的液體施以正弦變化的剪切應(yīng)變剪切應(yīng)變： ti

43、e0*)(i應(yīng)力響應(yīng)為：應(yīng)力響應(yīng)為：)(0*)(tiei復(fù)數(shù)復(fù)數(shù)剪切速率剪切速率為：為： ()200*()*/iti titiee School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)定義高分子液體定義高分子液體復(fù)數(shù)剪切模量復(fù)數(shù)剪切模量為：為：0000( )*/ *cossiniG iei)()(GiG 其中其中 00() cosG貯能剪切模量貯能剪切模量00( )sinG損耗剪切模量損耗剪切模量( )ta

44、n( )GG損耗正切損耗正切 School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院定義復(fù)數(shù)剪切黏度為定義復(fù)數(shù)剪切黏度為 ()0002000(i )/sincosiiieei動態(tài)黏度動態(tài)黏度)()( i其中其中 sin)()(00 Gcos)()(00 G2）錐）錐-板型流變儀測量液體的動態(tài)黏彈性板型流變儀測量液體的動態(tài)黏彈性圖圖8-38 HDPE DMDJ 4309的流變曲線（的流變曲線（200）圖圖8-39 PS STYRON

45、686的流變曲線（的流變曲線（200） School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)44 落球式黏度計的測量原理落球式黏度計的測量原理圖圖8-40 落球式黏度計示意圖落球式黏度計示意圖1-小球，小球，2-測黏度管，測黏度管，3-加熱器，加熱器，4-外套外套小球下落時受到三個力作用：小球下落時受到三個力作用：重力重力 gRWb334浮力浮力 gRfs334Stokes黏性阻力黏性阻力 vRF6三力平衡

46、時：三力平衡時：gRvRsb3346sbvgR292可得，可得， School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院51 擠出過程中的畸變和熔體破裂行為511 兩類畸變和熔體破裂現(xiàn)象兩類畸

47、變和熔體破裂現(xiàn)象 表面有規(guī)畸變表面有規(guī)畸變，指畸變僅發(fā)生在擠出物表面，擠出物整體仍保持平直，畸變呈，指畸變僅發(fā)生在擠出物表面，擠出物整體仍保持平直，畸變呈現(xiàn)某種規(guī)律性特征。現(xiàn)某種規(guī)律性特征。 整體無規(guī)畸變整體無規(guī)畸變，指擠出物不再保持平直，整體發(fā)生扭曲畸變，幾乎無規(guī)律性，指擠出物不再保持平直，整體發(fā)生扭曲畸變，幾乎無規(guī)律性，嚴(yán)重的甚至發(fā)生整體粉碎性破裂，稱熔體破裂。嚴(yán)重的甚至發(fā)生整體粉碎性破裂，稱熔體破裂。 線形聚合物：線形聚合物： 光滑表面光滑表面表面有規(guī)畸變表面有規(guī)畸變整體無規(guī)畸變整體無規(guī)畸變支化分子鏈聚合物：光滑表面支化分子鏈聚合物：光滑表面整體扭曲畸變整體扭曲畸變整體無規(guī)畸變整體無規(guī)畸

48、變擠出畸變的分類擠出畸變的分類畸變的演化順序畸變的演化順序第五章第五章 高分子熔體流動不穩(wěn)定性高分子熔體流動不穩(wěn)定性青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院圖圖8-41 LDPE熔體擠出物表觀隨擠出速率的演變，熔體擠出物表觀隨擠出速率的演變，150青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Sci

49、ence & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院（a）LLDPE-7047 （b）LDPE-2100TN00圖圖8-42 LLDPE-7047（190）和）和LDPE-2100TN00（170C）的流動曲線）的流動曲線區(qū)別：區(qū)別：1. 線形聚合物熔體（線形聚合物熔體（a）發(fā)生表面黏）發(fā)生表面黏-滑畸變時，流動曲線經(jīng)常出滑畸變時，流動曲線經(jīng)常出現(xiàn)不連續(xù)突變（曲線斷裂和斜率突變）現(xiàn)不連續(xù)突變（曲線斷裂和斜率突變） 2.支化聚合物熔體（支化聚合物熔體（b）發(fā)生整體扭曲畸變和熔體破裂時，流動）發(fā)生整體扭曲畸變和熔體破裂時，流動曲線始終保持連續(xù)，斜率無突變

50、。曲線始終保持連續(xù)，斜率無突變。 School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)（a）LLDPE-7047（190）（b）LDPE-2100TN00（170）圖圖8-43 擠出壓力隨擠出速率發(fā)展曲線擠出壓力隨擠出速率發(fā)展曲線區(qū)別：區(qū)別：1. 線形聚合物熔體（線形聚合物熔體（a）在超過特定剪切速率后，入口壓力降平穩(wěn)但總）在超過特定剪切速率后，入口壓力降平穩(wěn)但總擠出壓力發(fā)生振蕩。擠出壓力發(fā)生振蕩。 （不穩(wěn)

51、定區(qū)（不穩(wěn)定區(qū)-口模內(nèi)）口模內(nèi)）2.支化聚合物熔體（支化聚合物熔體（b）在超過特定剪切速率后，入口壓力降振蕩，但）在超過特定剪切速率后，入口壓力降振蕩，但總擠出壓力隨擠出速率平穩(wěn)發(fā)展。總擠出壓力隨擠出速率平穩(wěn)發(fā)展。 （不穩(wěn)定區(qū)（不穩(wěn)定區(qū)-入口區(qū)）入口區(qū)）青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院1）擠出流場中擾動源位置的分析）擠出流場中擾動源位置的分析擾動擾動（disturbance）的發(fā)生可歸

52、結(jié)為在高速擠出時流場中某個位置出現(xiàn)過度的流）的發(fā)生可歸結(jié)為在高速擠出時流場中某個位置出現(xiàn)過度的流動應(yīng)力集中效應(yīng)，引起流動失穩(wěn)和彈性湍流。動應(yīng)力集中效應(yīng)，引起流動失穩(wěn)和彈性湍流。對于對于擠出過程，主要指口模入口處、擠出過程，主要指口模入口處、口模壁（界面）處和口模出口處?？谀１冢ń缑妫┨幒涂谀３隹谔帯D圖8-44 擠出流場內(nèi)流動應(yīng)力集中的位置示意圖擠出流場內(nèi)流動應(yīng)力集中的位置示意圖512 擠出畸變和熔體破裂機(jī)理簡要分析擠出畸變和熔體破裂機(jī)理簡要分析青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Scie

53、nce & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院流動應(yīng)力集中效應(yīng)也反映在流動壓力降的分布上。流動應(yīng)力集中效應(yīng)也反映在流動壓力降的分布上。定義定義入口壓力降占總壓力降的比例為入口壓力降占總壓力降的比例為：=Pent /（Pent+Pcap）表表8-7 LDPE、LLDPE及共混物在不同流量下入口壓力與總壓力的比值及共混物在不同流量下入口壓力與總壓力的比值（190）表觀剪切速率/ s11201732463535027201027146821003000LDPE15.1% 1515.2% 15.3% 15.5% 15.9% 15.9%LLDPE3.9%4

54、.2%4.7%5.1%5.5%6.1%7.7%10.3% 11.3% 11.7%青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)2）口模入口區(qū)的流動失穩(wěn)強(qiáng)拉伸造成流場紊亂）口模入口區(qū)的流動失穩(wěn)強(qiáng)拉伸造成流場紊亂圖圖8-45 口模入口處的擾動引起熔體破裂示意圖口模入口處的擾動引起熔體破裂示意圖 School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)3）口模壁處的流動失穩(wěn)）口模壁處的流動失穩(wěn)吸附與解吸附，纏結(jié)與解纏結(jié)吸附與解吸附，纏結(jié)與

55、解纏結(jié)（a）弱纏結(jié)，強(qiáng)吸附；）弱纏結(jié)，強(qiáng)吸附；Cohesive滑移滑移 （b）強(qiáng)纏結(jié)，弱吸附；）強(qiáng)纏結(jié)，弱吸附；Adhesive滑移滑移圖圖8-46 口模壁附近發(fā)生熔體滑動的兩種情形口模壁附近發(fā)生熔體滑動的兩種情形 School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)513 減輕畸變，提高熔體穩(wěn)定擠出速率的對策減輕畸變，提高熔體穩(wěn)定擠出速率的對策1）調(diào)節(jié)口模溫度場）調(diào)節(jié)口模溫度場 由于擠出畸變和熔體破裂是高

56、分子液體彈性湍流行為的表現(xiàn)，因此由于擠出畸變和熔體破裂是高分子液體彈性湍流行為的表現(xiàn)，因此通過升高溫度降低熔體黏彈性是改善流動不穩(wěn)定性的通過升高溫度降低熔體黏彈性是改善流動不穩(wěn)定性的首選方法首選方法。精確。精確控溫對改善鯊魚皮畸變尤為有效?？販貙Ω纳契忯~皮畸變尤為有效。2）改造口模形狀及界面狀態(tài)）改造口模形狀及界面狀態(tài) 由于流場擾動源多位于流道尺寸急劇變化處和界面上，因此口模形由于流場擾動源多位于流道尺寸急劇變化處和界面上，因此口模形狀的改變及界面狀態(tài)變化對熔體流動穩(wěn)定性有狀的改變及界面狀態(tài)變化對熔體流動穩(wěn)定性有重要影響重要影響。3）特種填加劑）特種填加劑（如潤滑劑、加工助劑、特種填料）（如潤

57、滑劑、加工助劑、特種填料） 添加特殊加工助劑和特殊填料是改善熔體擠出行為常用的方法。助添加特殊加工助劑和特殊填料是改善熔體擠出行為常用的方法。助劑和填料的種類可根據(jù)擾動源的位置和性質(zhì)，劑和填料的種類可根據(jù)擾動源的位置和性質(zhì)，有的放矢有的放矢地選擇。地選擇。圖圖8-49 m-LLDPE/PPA復(fù)合料擠出外觀隨復(fù)合料擠出外觀隨PPA含量的變化（含量的變化（190，表觀剪切速率，表觀剪切速率720s1） School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工

58、工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)52 紡絲成型過程中的拉伸共振現(xiàn)象紡絲成型過程中的拉伸共振現(xiàn)象521 拉伸共振現(xiàn)象及其機(jī)理拉伸共振現(xiàn)象及其機(jī)理拉伸共振現(xiàn)象拉伸共振現(xiàn)象 定義：定義： 在熔體紡絲或平膜擠出過程中，當(dāng)拉伸比超過某一臨界拉伸在熔體紡絲或平膜擠出過程中，當(dāng)拉伸比超過某一臨界拉伸比值時，熔體絲條直徑（或平膜寬度）發(fā)生準(zhǔn)周期性變化的現(xiàn)象。比值時，熔體絲條直徑（或平膜寬度）發(fā)生準(zhǔn)周期性變化的現(xiàn)象。 （a） （b）拉伸比（上）拉伸比（上）23.2；（下）；（下）83.5圖圖8-50 熔體紡絲過程示意圖（熔體紡絲過程示意圖（a）及聚丙烯熔體絲條的約化直徑隨時間的波動（）及聚丙烯熔體絲

59、條的約化直徑隨時間的波動（b） School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院擠出口模的形狀和尺寸；紡絲或擠膜工藝條件；熔體本身的彈性行為擠出口模的形狀和尺寸；紡絲或擠膜工藝條件；熔體本身的彈性行為青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)圖圖8-51 聚丙烯熔體紡絲中，臨界拉伸比與聚丙烯熔體紡絲中，臨界拉伸比與口模長徑比及口模長徑比及熔體溫度熔體溫度的關(guān)系的關(guān)系522 影響拉伸共振的因素影響拉伸共振的因素 影響因素影響因素規(guī)律：規(guī)律：口模長

60、徑比越大，臨界拉伸比越高，口模長徑比越大，臨界拉伸比越高， 熔體紡絲穩(wěn)定性好。熔體紡絲穩(wěn)定性好。熔體溫度升高，臨界拉伸比提高，熔體溫度升高，臨界拉伸比提高， 拉伸共振現(xiàn)象減輕拉伸共振現(xiàn)象減輕 School of Polymer Science & Engineering School of Polymer Science & Engineering 高高 分分 子子 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)（a）與熔體溫度關(guān)系圖）與熔體溫度關(guān)系圖 （b）與口模表觀剪切速率關(guān)系圖）與口模表觀剪切速率關(guān)系圖圖圖8-52 聚丙烯熔體紡絲中，聚丙烯熔體紡絲中，冷卻方式冷卻方式對