第二章 聚合物加工基本原理2-3.ppt

非牛顿流体 从上述推导过程中可以知道: 剪切应力分布 应没有变化 速度分布与 n 有关 非牛顿流体 n1 假塑性非牛顿液体 n＞1 膨胀性非牛顿液体 n 值不同时圆管中流体速度分布 n PVC、 PP 是典型 的 柱塞流 牛顿 流体 n : 非牛顿指数 n=1 牛顿液体，速度分布曲线为抛物线形； n＞1 膨胀性非牛顿液体， 速度分布曲线变得较为陡峭， n值愈大，愈接近于锥形； n1 假塑性非牛顿液体， ,分布曲线则较抛物线平坦。 n愈小，管中心部分的速度分布愈平坦， 曲线形状类似于柱塞，故称这种流动为“柱塞流动” (Plug flow)。 2.3 聚合物流体在管和槽中的流动 应用：柱塞流动中聚合物不易得到良好混合。 题: 若拥挤出的方法对聚合物进行染色，PE 、PP 那个容易？ 2、聚合物液体在狭缝中的等温流动 狭缝的概念 ：宽＞＞厚 10 如 板、片口模；管模 R0≈Ri 与在管中的思路一样： 取单元---受力分析---得 τ ； 再依速率是速度梯度， 积分得速度分布。 推导流体在狭缝中的剪切应力分布方程和流速分布程 液柱单元受到的推动力为F1-F2=2WhΔp′， 受到上、下两液层的摩擦阻力为F3=2Wdlτh， 在达到稳态流动后， 有2Wdlτh=2WhΔp′ 。 2Wdlτh=2WhΔp′ 推导 剪切应力分布方程： 整理 这样分布 2 聚合物液体在狭缝中的等温流动 剪切速率分布为： 牛顿流体？ 将式 代入，整理 这样分布 与应力分布相同 推导 流速分布方程 将式 代入，整理 积分 这样分布 2、 聚合物液体在狭缝中的等温流动 特点： a、等速线平行于长边，并且沿断面宽度W的大部分彼此平行，这一部分为一维流动； b、在狭缝的两个边缘区域等速线呈对称的弯曲线，这两个区域流体的流速不仅沿着y轴变化，而且沿着x轴变化，因此为二维流动。 平行板狭缝通道中聚合物的速度分布： 3、 聚合物流体的拖曳流动和收敛流动 拖拽流动 挤出机中 ：螺槽的三个面相对静止，料筒壁相对螺槽运动， 方向为Z 即出料方向 -------------的物料：在螺槽的三个壁面上 υ=0 ；在料筒壁上流速最 大且=料筒移动速度这部粉料流称拖拽流 还有一部分压力流 合流 3、 聚合物流体的拖曳流动和收敛流动 拖拽流 QD 压力流 QP 漏 流 QL 环 流 总流率 = QD - QP - QL 3、 聚合物流体的拖曳流动和收敛流动 收敛流动 对于大多数聚合物，剪切时： 拉伸时： 这个特性对纺丝吹膜以及材料的热成型均有利 2.3.2 聚合物流体流动过程的弹性行为 大多数聚合物在流动中除表现为粘性行为外，还不同程度地表现出弹性行为。其中最常见的弹性行为有端末效应和不稳定流动及熔体破裂现象。(与上一章爬杆等对应，在工程管道中) 一、端末效应 1、入口效应 2、离模膨胀效应（巴拉斯效应） 2.3.2 聚合物流体流动过程的弹性行为 1. 入口效应 聚合物熔体在管道入口端因出现收敛流动，使压力降突然增大的现象。 熔体从大直径管道进入小直径管道，需经一定距离Le后方能稳态流动。 聚合物流体在管道入口区域和出口区域的流动 Le——入口效应区长度，不同的聚合物和不同直径的管道，入口效应区长度不相同。Le/D，表征产生入口效应范围的大小。 P P0 P0 小于P0 2.3.2 聚合物流体流动过程的弹性行为 实验证明 层流条件下 产生入口效应的原因： ①. 速度重排：聚合物以收敛方式进入小直径管时，为保持体积流率不变，如果管壁处的流速仍保持为零就只有增大熔体内的速度梯度，才能满足调整流速的要求，为此只有消耗适当的能量才能增大速度梯度；加之随流速的增大，流动的动能也相应增大，这也使能量的消耗增多； ②. 弹性效应：熔体内的剪切速率增大，迫使聚合物大分子更大