毛细管流变仪在聚合物.ppt

流变学: “研究流动和变形” 在聚合物加工中很重要 使用聚合物，因为: 在熔体状态成型时，价格便宜 需要理解融化时，聚合物是如何流动的 也很重要: 食品加工, 药物, 油漆, 墨水, 浆糊, 浆料 等... 但是, 聚合物熔体是复杂体系... 温度依赖性 材料流动可以分解为3 个基本部分: 1. 剪切 聚合物熔体中的剪切流动 常规物质的粘度 典型工艺的剪切速率 典型工艺的剪切速率 毛细管/狭缝口模的流动压力降 剪切流动分析 牛顿流体 剪切速率 , = 4Q / ? r3 剪切应力, ? = ?Pr / 2L 剪切粘度, ? = ? / 毛细管流变和旋转流变数据之比较 13. 口模胀大试验 13. 口模胀大试验 典型拉伸数据比较 典型聚合物的加工温度 1. 聚烯烃: ~190°C Polyethylene (HDPE, LDPE, LLDPE) Polypropylene (PP) 2. PVC: ~165-180 UPVC and plasticised 3. 工程塑料: ~240-300°C Nylon, PET, ABS 4. 橡胶: ~80-100°C Cogswell: 入口压力降 ? 拉伸粘度 剪切粘度曲线 1 10 100 1000 1 10 100 1000 10000 100000 校正后的剪切速率 [1/s] 剪切粘度 [Pas] 样品 1 样品 2 拉伸粘度曲线 10 100 1 10 100 1000 10000 拉伸速率 [1/s] 拉伸粘度 [kPas] ? 区别仅仅在拉伸(结构敏感性) 毛细管流变测量学的好处 聚丙烯： 190 C 考察加工条件下的低粘度样品 毛细管流变和旋转流变数据之比较 流动曲线分析 在线压力降 ? 样品均匀性 ? 重要的质量因数 (混合, 予剪切等的影响.) 均匀性: 不均匀性: g . t Principle: Ramp in steps 不均匀性分析 Pressure deviations gives approx. average length scale Equilibrium Dt Dt DV ? 主要用于聚合物共混物, 分散体系... 3 毛细管测量学常规的校正 1. Bagley (入口压力损失) 2. Rabinowitsch (非牛顿流体) 3. 壁滑移 (口模壁处速度不为零) 流动曲线测量 Sequence of shear steps 测量 : D v t t Step Rate p app = g . h t app 表观值 – 数据必须校正. 计算入口压力降 1. 传统 Bagley方法， DIN 11443 ?full 10 20 30 40 高剪切速率 低剪切速率 L/D Pges (L/D=0) = 入口压力降 ? ? ? ? ° ° ° ° 原理: 测量恒剪切速率和不同L / D 比值下的总入口压力降 线性外推至 L / D = 0 E. B. Bagley, J. Appl. Physics 28 (1957), 624 计算入口压力降 3. 外推错误的原因 理由: 小 L/D 值时，所有样品都产生非线性 现阶段，没有理论方法 大 L/D值时， 由于壁滑移, 可压缩性…, 产生非线性 ?full 2 4 6 8 10 12 L/D 非线性：小 L / D Historical Bagley True curve ? ? ? ? ? ? ? ? ? Kelly, Coates, Dobbie, Fleming, Plastics, Rubber and Composites Processing and Applications1996, vol.25, No.7, 313. Datas not true to scale. 计算入口压力降 2.传统 Bagley方法的实际困难 ?full 10 20 30 40 L/D 负的入口压力降 ! ? ? ? ? ? 问题: 线性外推产生不符合实际的结果 外推产生大的标准偏差 计算入口压力降 4. 解决方案: 双料桶毛细管系统 ?full 5 10 15 20 L/D 创新: 测量 – 不需要外推!