[少儿英语]61 毛细管流变仪.ppt

1 Introduction Polymers are used because: They are cheap to form into shape in molten state Therefore, We need to understand how they flow when molten also important in: food processing, pharmaceuticals, paints, inks, pastes, slurries etc... But, molten polymers are complicated systems... Temperature dependent Typical process shear rates Typical process shear rates 3 Shear viscosity 完全发展区剪切应力的计算 管壁处 3 Shear viscosity 不可压缩性流体剪切速率的计算 Pressure drop through a capillary/slit die Shear Flow Analysis Newtonian fluid shear rate , = 4Q / ? r3 shear stress, ? = ?Pr / 2L shear viscosity, ? = ? / Rabinowitsch Correction Wall Slip correction Wall Slip A fundamental assumption in most rheology is velocity at the metal wall = 0 Extensional Flow Analysis 4 Extensional Flow Analysis 4 Extensional Flow Analysis 4 Extensional Flow Analysis 4 Extensional Flow Analysis 拉伸黏度是在实际纺丝过程即非稳态拉伸流中的黏度。表观拉伸黏度定义为： 采用摄影的方法，对稳态的丝条拍照，从照片量取纤维直径沿轴向的变化数据 Extensional Flow Analysis 5 melt fracture 实际成型加工及流变测量中，物料流动状态受诸多因素影响，常常出现不稳定流动情形。许多情况下，流场边界条件存在一个临界值。一旦超越该临界值，就会发生从层流到湍流，从平整到波动，从管壁无滑移到有滑移的转变，破坏了事先假定的稳定流动条件。研究这类熔体流动不稳定性及壁滑现象是从“否定”意义上讨论高分子的流变性质，具有重要意义。该问题的工程学意义是，当工艺过程条件不合适，会造成制品外观、规格尺寸及材质均一性严重受损，直接影响产品的质量和产率，严重时甚至使生产无法进行。高分子流动不稳定性主要表现为挤出过程中的熔体破裂现象、拉伸过程（纤维纺丝和薄膜拉伸成型）中的拉伸共振现象及辊筒加工过程中的物料断裂现象等。熔体在管壁发生滑移与此类现象密切相关。可以肯定地说，这些现象与高分子液体的非线性粘弹行为，尤其是弹性行为有关，是高分子液体弹性湍流的表现。 熔体的挤出破裂行为：在挤出过程中，当熔体剪切速率超过某一临界剪切速率时，挤出物表面开始出现畸变的现象。 表现为：最初表面粗糙，而后随剪切速率（或切应力）的增大，分别出现波浪型、鲨鱼皮型、竹节型、螺旋型畸变，直至无规破裂。 从现象上分，挤出破裂行为可归为两类： 一类称LDPE（低密度聚乙烯）型。破裂特征是先呈现粗糙表面，当挤出超过临界剪切速率发生熔体破裂时，呈现无规破裂状。属于此类的材料多为带支链或大侧基的聚合物，如聚苯乙烯、丁苯橡胶、支化的聚二甲基硅氧烷等。 一类称HDPE（高密度聚乙烯）型。熔体破裂的特征是先呈现粗糙表面，而后随着剪切速率的提高逐步出现有规则畸变，如竹节状、螺旋型畸变等。很高时，出现无规破裂。属于此类的材料多为线型分子聚合物，如聚丁二烯、乙烯-丙烯共聚物，线型的聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯等。 这种分类不够严格，有些材料的熔体破裂行为不具有这种典型性 流变曲线的差别： 属于LDPE型的熔体，其流变曲线上可明确标出临界剪切速率或临界剪切力 位置，曲线在临界剪切速率之前为光滑曲线，之后出现波动，但基本为一连续曲线 属于HDPE型的熔体，其流变曲线在达到临界剪切速率后变得复杂。随着剪切速率的提高，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 造成熔体破裂现象的机理十分复杂，肯定地说，它与