流变学复习(名词解释)
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流变学:研究材料流动及变形规律的科学。
熔融指数:在一定的温度和负荷下,聚合物熔体每10min通过规定的标准口模的质量,单位g/10min。
假塑性流体:指无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体。
可回复形变:先对流变仪中的液体施以一定的外力,使其形变,然后在一定时间内维持该形变保持恒定,而后撤去外力,使形变自然恢复。
韦森堡效应&爬杆现象&包轴现象:当圆棒插入容器中的高分子液体中旋转时,没有因惯性作用而甩向容器壁附近,反而环绕在旋转棒附近,出现沿棒向上爬的“爬杆”现象。
第2光滑挤出区:剪切速率持续升高,当达到第二临界剪切速率后,流变曲线跌落,然后再继续发展,挤出物表面可能又变得光滑,这一区域称为第二光滑挤出区挤出胀大&弹性记忆效应:指高分子被强迫挤出口模时,挤出物尺寸要大于口模尺寸,截面形状也发生变化的现象。
冷冻皮层:熔体进入冷模后,贴近模壁的熔体很快凝固,速度锐减,形成冷冻皮层法向应力效应:聚合物材料在口模流动中,由于自身的黏弹特性,大分子链的剪切或拉伸取向导致其力学性能的各向异性,产生法向应力效应。
松弛时间:是指物体受力变形,外力解除后材料恢复正常状态所需的时间。
Deborah数:松弛时间与实验观察时间之比。
《1时做黏性流体,》1时做弹性固体。
残余应力:构件在制造过程中,将受到来自各种工艺等因素的作用与影响;当这些因素消失之后,若构件所受到的上述作用于影响不能随之而完全消失,仍有部分作用与影响残留在构件内,则这种残留的作用与影响称为残余应力。
表观粘度:非牛顿型流体流动时剪切应力和剪切速率的比值。
表观剪切黏度:表观粘度定义流动曲线上某一点τ与γ的比值。
入口校正:对于粘弹性流体,当从料筒进入毛细管时,由于存在一个很大的入口压力损失,因此需要通过测压力差来计算压力梯度时所进行的校正。
驻点:两辊筒间物料的速度分布中,在x’*处,物料流速分布中,中心处的速度=0,称驻点。
高分子流变学复习题参考答案一、名词解释:1、蠕变:在一定温度下,固定应力,观察应变随时间增大的现象。
应力松弛:在温度和形变保持不变的情况下,高聚物内部的应力随时间而逐渐衰减的现象。
或应力松弛:在一定温度下,固定应变,观察应力随时间衰减的现象。
2、时-温等效原理:升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的,可用一个转换因子αT将某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据。
3、熔体破裂:聚合物熔体在高剪切速率时,液体中的扰动难以抑制并易发展成不稳定流动,引起液流破坏的现象。
挤出胀大:对粘弹性聚合物熔体流出管口时,液流直径增大膨胀的现象。
4、.熔融指数:在标准熔融指数仪中,先将聚合物加热到一定温度,使其完全熔融,然后在一定负荷下将它在固定直径、固定长度的毛细管中挤出,以十分钟内挤出的聚合物的质量克数为该聚合物的熔融指数。
5、非牛顿流体:凡不服从牛顿粘性定律的流体。
牛顿流体:服从牛顿粘性定律的流体。
6、假塑性流体:流动很慢时,剪切粘度保持为常数,而随剪切速率或剪切应力的增大,粘度反常地减少——剪切变稀的流体。
胀塑性流体:剪切速率超过某一个临界值后,剪切粘度随剪切速率增大而增大,呈剪切变稠效应,流体表观“体积”略有膨胀的的流体。
7、粘流活化能:在流动过程中,流动单元(即链段)用于克服位垒,由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量。
8、极限粘度:假塑性流体在第二牛顿区所对应的粘度(即在切变速率很高时对应的粘度)。
9、拉伸流动:当粘弹性聚合物熔体从任何形式的管道中流出并受外力拉伸时产生的收敛流动。
或拉伸流动:质点速度仅沿流动方向发生变化的流动。
剪切流动:质点速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化的流动。
10、法向分量:作用力的方向与作用面垂直即称为应力的法向分量。
剪切分量:作用力的方向与作用面平行即称为应力的剪切分量。
11、粘流态:是指高分子材料处于流动温度(Tf)和分解温度(Td)之间的一种凝聚态。
1、简单剪切流动在两个无限大的平行板之间充满液体,其中一板固定,另一板平行移动,流体在此移动板曳引作用下所形成的流动称为简单剪切流动2、粘度对牛顿流体,可以定义粘度即剪切应力与剪切速率之比对非牛顿流体,与牛顿流体类比,可以定义 n =8 / 丫为表观剪切粘度;同时定义n 为微分剪切粘度或称真实剪切粘度。
3、松弛松弛指在一定的温度和较小的恒定应变下,材料的应力随时间增加而减小的现象。
4、蠕变指在一定的温度和较小的恒定外力(拉力、压力或扭力)等作用下,材料的形变随时间增加而增大的现象。
5、剪切速率对简单剪切流动,剪切速率丫,即剪切应变与剪切时间之比;对非简单流动,剪切速率1、流变学:是研究材料流动及变形规律的科学。
2、熔融指数:在一定的温度和负荷下,聚合物熔体每lOmin通过规定的标准口模的质量,单位g/10min。
3、表观剪切黏度:聚合物流变曲线上某一点的剪切应力与剪切速率之比4、牛顿流体:指在受力后极易变形,且切应力与变形速率成正比的低粘性流体。
5、可回复形变:粘弹性流体在一定时间内维持该形变保持恒定,而后撤去外力,使形变自然恢复,发现只有一部分形变得到恢复,另一部分则作为永久变形保留下来,其中可恢复形变量Sr表征流体在形变过程中储存弹性能的大小。
6、粘流活化能:是描述物料粘-温依赖性的物理量,是流动过程中,流动单元用于克服位垒(分子间作用力)以便更换位置所需要的能量,由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量或者每摩尔运动单元所需要的能量。
它表征粘度对温度的依赖性,E越大,粘度对温度的依赖性越强,温度升高,其粘度下降得越多7、线性弹性体的剪切模量为剪切应力和剪切应变之比8线性粘弹性体的剪切松弛模量G(t) = A U,其中,S(A, t)为随时间变化的剪切应力函数,£为剪切应变9、临界分子量在进行聚合物熔体粘度的测定时,lgn与IgZw有线性关系,Zw是分子量大小的量度,即主链上原子数的平均值,在某一分子量值前后直线斜率发生突变,这一分子量称临界分子量Mc.10、触变性流体凡流体在恒温和恒定的切变速率下,粘度随时间递减的流体为触变体。
湖北工业大学流变学复习资料湖北工业大学流变学复习参考题型挑选填空题直观综合仅供参考第一章:绪论1.何谓流变学(rheology)?流变学就是研究和阐明物质或材料流动和变形规律的科学。
就是化学、力学和工程学交叉的交叉学科。
2.流变学分支和方法论地位流变学分支:高分子流变学、石油工程流变学、食品流变学、悬浮液流变学、地质流变学、泥石流流变学、固体流变学(金属加工流变学、岩石流变学)、非牛顿流体流变学、分形体流变学、生物流变学和血液流变学,光、电、磁流变学、日用化工流变学、表面活性剂流变学、界面流变学(至少记住5个p1)方法论地位:流变学本身即为彰显出来朴素的实事求是观点,具备方法论促进作用,可以与多种学科交叉,构成代莱学科分支。
?3.流变学主要研究对象:非牛顿流体的流变特性、粘弹性材料的流变特性、流变测量技术、流变状态方程,即本构方程(揭示物质受力和变形的本质规律。
例:牛顿粘性定律、胡克定律)。
4.流变学与化学工程的关系/流变学与日用化工(重化工?)的关系化学工程:单体聚合反应、高分子加工、乳化过程与流体的流变行为密切相关。
必须研究其传达和反应过程、设计反应器、工程压缩,必须对演变过程特性存有明晰重新认识。
流变学提供材料的流变状态方程,用于解决非牛顿流体的动量传递问题,并进一步为非牛顿流体的热质传递和反应工程提供基础。
流变学是非牛顿流体化学工程的重要理论基础之一。
日用化工:日用化学品(膏霜、乳液)为多组分、多相态的非牛顿流体。
日用化工过程为非牛顿流体的制造过程。
1)乳液、泡沫的稳定性:包含热稳定性、耐剪切稳定性、储存稳定性等(表面粘度、表面弹性)2)产品的涂敷性:光滑性和涂敷深浅性能3)抽走能力,屈服应力4)增稠性:各种流变性调节剂(粘多糖、聚丙烯酸等)5)流平性指甲油等6)触变性膏霜、牙膏7)流动控制能力在洗衣粉料浆中加入适量甲苯磺酸钠,调节降低粘度,使之易于喷粉成型。
5.非牛顿流体的特殊性质:剪切变稀、剪切减仁和、屈服应力、触变性、粘弹性、爬竿效应、湍流减阻效应(toms效应)、无管虹吸现象、挤出胀大6.非牛顿流体的触变性:若流体的应力或粘度随剪切时间的增大而减小,并最终达到平衡粘度,该特性称为正触变性,简称触变性。
1、简单剪切流动在两个无限大的平行板之间充满液体,其中一板固定,另一板平行移动,流体在此移动板曳引作用下所形成的流动称为简单剪切流动2、粘度对牛顿流体,可以定义粘度即剪切应力和剪切速率之比对非牛顿流体,和牛顿流体类比,可以定义η=δ/γ为表观剪切粘度;同时定义η为微分剪切粘度或称真实剪切粘度。
3、松弛松弛指在一定的温度和较小的恒定应变下,材料的应力随时间增加而减小的现象。
4、蠕变指在一定的温度和较小的恒定外力(拉力、压力或扭力)等作用下,材料的形变随时间增加而增大的现象。
5、剪切速率对简单剪切流动,剪切速率γ ,即剪切应变和剪切时间之比;对非简单流动,剪切速率1.流变学:是研究材料流动及变形规律的科学。
2、熔融指数:在一定的温度和负荷下,聚合物熔体每lOmin通过规定的标准口模的质量,单位g/10min。
3、表观剪切黏度:聚合物流变曲线上某一点的剪切应力和剪切速率之比4、牛顿流体:指在受力后极易变形,且切应力和变形速率成正比的低粘性流体。
5、可回复形变:粘弹性流体在一定时间内维持该形变保持恒定,而后撤去外力,使形变自然恢复,发现只有一部分形变得到恢复,另一部分则作为永久变形保留下来,其中可恢复形变量Sr表征流体在形变过程中储存弹性能的大小。
6、粘流活化能:是描述物料粘-温依赖性的物理量,是流动过程中,流动单元用于克服位垒(分子间作用力)以便更换位置所需要的能量,由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量或者每摩尔运动单元所需要的能量。
它表征粘度对温度的依赖性,E越大, 粘度对温度的依赖性越强,温度升高,其粘度下降得越多7、线性弹性体的剪切模量为剪切应力和剪切应变之比8、线性粘弹性体的剪切松弛模量G(t) = ^U,其中,S(A,t)为随时间变化的剪切应力函数,ε为剪切应变9、临界分子量在进行聚合物熔体粘度的测定时,lgn和lgZw有线性关系,Zw是分子量大小的量度,即主链上原子数的平均值,在某一分子量值前后直线斜率发生突变,这一分子量称临界分子量Mc.10、触变性流体凡流体在恒温和恒定的切变速率下,粘度随时间递减的流体为触变体。
流变学复习重点一.名词解释:1.震凝性:在等温条件下,液体流动粘度随外力作用时间变大称震凝性,或称反触变形。
发生触变效应时,可以认为液体内部有某种结构遭到破坏,或者认为在外力作用下体系内某种结构的破坏率大于其恢复速率。
2.零剪切粘度:当剪切速率r →0时,σ-r 呈线性关系,流体流动性质与牛顿流体相仿,粘度趋于常数0η,成为零剪切粘度0η。
3.挤出胀大比:聚合物熔体完全松弛的挤出物直径与口型直径比。
4.WFL 方程:12()()lg lg ()()S T S C T T T a T C T T ηη∙-==-∙-时温等效原理中计算平移因子的方程,其适用温度范围为材料的Tg~Tgg100℃(Tg 为材料玻璃化转变温度)。
5.本构方程:又称状态方程,是描述一大类材料所遵循的与材料结构属性相关的力学响应规律的方程。
二.简答:1.四种无时间依赖性的流体的流动曲线以及基本特征。
①Bingham 塑性体:主要流动特征是存在屈服应力σy ,因此具有塑性体的可塑性质。
只有当外界施加的应力超过屈服应力时,物体才能流动。
②假塑性流体 主要流动特征是当流动很慢时,剪切粘度保持为常数,而随着剪切速率的增大,剪切粘度反常地减少。
③胀流行流体:主要特征是剪切速率很慢时,流动行为基本上同牛顿流体;剪切速率超过某一个临界值后,剪切粘度不是随剪切速率的增大而减小,恰恰相反,剪切速率越大,粘度越大,呈剪切变稠效应。
④牛顿流体:粘度随剪切速率呈正比关系。
2.Bagley 修正 重心思想是保持压力梯度P Z∂∂不变,将毛细管(其实是完全发展流动区)虚拟地延长,并将入口的压力降等价为在虚拟延长长度上的压力降。
3.熔体破裂定义:当外力作用速率很大时,外界赋予液体的形变能远远超出了液体的承受的极限时,多余的能量将以其他形式表现出来,其中产生小表面,消耗表面能是一种形式,而发生熔体破裂。
分类:LDPE 型和HDPE 型。
机理:与熔体的非线性粘弹性,与分子链在剪切流场找那个的取向和解取向,缠结和解缠结及外部工艺条件有关。
流变的名词解释流变是一个广泛使用的名词,它在不同的领域中都有着重要的意义和应用。
流变学是研究物质变形和流动的科学,它涉及各种不同的物质,从常见的液体和固体到稀疏的气体,以及复杂的多相流体。
在这篇文章中,我们将探讨流变的定义、流变学的基本原理以及它在各个领域中的应用。
首先,让我们来解释一下流变这个词的含义。
字面上看,流变指的是物质的流动和变形。
然而,流变学所研究的并不仅仅是粘稠的液体像水一样流动的情况。
它还包括了固体的变形,以及微观尺度上颗粒的流动。
无论是液体、软固体还是粉体,都可以通过流变学的方法来研究和描述它们的特性和行为。
流变学的基本原理源自牛顿的流体力学理论。
根据牛顿的观点,物质的流动是由于应力作用于物质上引起的,应力是物质内部的分子间相互作用力。
在固体中,应力导致形变,而在液体中,应力导致流动。
流变学使用应变和应力之间的关系来描述物质的行为,这个关系通常用流变曲线表示。
流变曲线显示了应变随应力的变化情况,由此可以推断出物质是液体还是固体以及其粘性和弹性特性。
在工程中,流变学的应用非常广泛。
例如,在食品加工过程中,了解食材的流变性质可以帮助我们制定更合适的工艺参数,从而提高生产效率和产品质量。
另外,流变性能也被用来评估药品的质量和稳定性,以确保其在运输和储存过程中不会发生不良的变化。
此外,流变学还在材料科学领域中扮演着重要角色。
例如,在建筑材料中,通过研究混凝土和沥青等材料的流变特性,可以设计出更加耐久的结构和道路。
在塑料和橡胶等材料的制造中,了解其流动和变形行为可以帮助我们改善产品的性能和加工工艺。
除了工程和材料科学外,流变学还在生物学和医学研究中得到广泛应用。
通过研究血液的流变性能,我们可以更好地了解心血管系统的功能和疾病机理。
此外,流变学还被应用于药物递送系统的设计和优化,以确保药物的有效输送和释放。
总之,流变学是一门涵盖广泛领域的学科,它研究物质的流动和变形。
通过研究流变性能,我们可以更好地理解物质的行为,并将其应用于工程、材料科学、生物学和医学等领域。
第七章流变学基础学习要点一、概述(一)流变学1. 定义:流变学(rheology)是研究物质变形和流动的科学。
变形是固体的固有性质,流动是液体的固有性质。
2.研究对象:(1) 具有固体和液体两方面性质的物质。
(2) 乳剂、混悬剂、软膏、硬膏、粉体等。
(二)变形与流动1. 变形是指对某一物体施加外力时,其内部各部分的形状和体积发生变化的过程。
2. 应力是指对固体施加外力,则固体内部存在一种与外力相对抗而使固体保持原状的单位面积上的力。
3. 流动:对液体施加外力,液体发生变形,即流动。
(三)弹性与黏性1. 弹性是指物体在外力的作用下发生变形,当解除外力后恢复原来状态的性质。
可逆性变形----弹性变形。
不可逆变形----塑性变形2. 黏性是流体在外力的作用下质点间相对运动而产生的阻力。
3. 剪切应力(S):单位液层面积上所施加的使各液层发生相对运动的外力,FS。
A4. 剪切速度(D):液体流动时各层之间形成的速度梯度,dv=。
Ddx5. 黏度:η,面积为1cm2时两液层间的内摩擦力,单位Pa·s,Sη=。
D (四)黏弹性1. 黏弹性是指物体具有黏性和弹性的双重特征,具有这样性质的物体称为黏弹体。
2. 应力松弛是指试样瞬时变形后,在不变形的情况下,试样内部的应力随时间而减小的过程,即,外形不变,内应力发生变化。
3. 蠕变是指把一定大小的应力施加于黏弹体时,物体的形变随时间而逐渐增加的现象,即,应力不变,外形发生变化。
二、流体的基本性质A:牛顿流动B:塑性流动C:假黏性流体D:胀性流动图7-1 各种类型的液体流动曲线(一)牛顿流体:1. 特征(1) 剪切速度与剪切应力成正比,S=F/A=ηD或1S=。
Dη(2) 黏度η:在一定温度下为常数,不随剪切速度的变化而变化。
2. 应用纯液体、低分子溶液或高分子稀溶液。
(二)非牛顿流体1. 特征:(1) 剪切应力与剪切速度的关系不符合牛顿定律。
(2) 黏度不是一个常数,随剪切速率的变化而变化。
流变学:研究材料流动及变形规律的科学。
熔融指数:在一定的温度和负荷下,聚合物熔体每10min通过规定的标准口模的质量,单位g/10min。
假塑性流体:指无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体。
可回复形变:先对流变仪中的液体施以一定的外力,使其形变,然后在一定时间内维持该形变保持恒定,而后撤去外力,使形变自然恢复。
韦森堡效应&爬杆现象&包轴现象:当圆棒插入容器中的高分子液体中旋转时,没有因惯性作用而甩向容器壁附近,反而环绕在旋转棒附近,出现沿棒向上爬的“爬杆”现象。
第2光滑挤出区:剪切速率持续升高,当达到第二临界剪切速率后,流变曲线跌落,然后再继续发展,挤出物表面可能又变得光滑,这一区域称为第二光滑挤出区挤出胀大&弹性记忆效应:指高分子被强迫挤出口模时,挤出物尺寸要大于口模尺寸,截面形状也发生变化的现象。
冷冻皮层:熔体进入冷模后,贴近模壁的熔体很快凝固,速度锐减,形成冷冻皮层法向应力效应:聚合物材料在口模流动中,由于自身的黏弹特性,大分子链的剪切或拉伸取向导致其力学性能的各向异性,产生法向应力效应。
松弛时间:是指物体受力变形,外力解除后材料恢复正常状态所需的时间。
Deborah数:松弛时间与实验观察时间之比。
《1时做黏性流体,》1时做弹性固体。
残余应力:构件在制造过程中,将受到来自各种工艺等因素的作用与影响;当这些因素消失之后,若构件所受到的上述作用于影响不能随之而完全消失,仍有部分作用与影响残留在构件内,则这种残留的作用与影响称为残余应力。
表观粘度:非牛顿型流体流动时剪切应力和剪切速率的比值。
表观剪切黏度:表观粘度定义流动曲线上某一点τ与γ的比值。
入口校正:对于粘弹性流体,当从料筒进入毛细管时,由于存在一个很大的入口压力损失,因此需要通过测压力差来计算压力梯度时所进行的校正。
驻点:两辊筒间物料的速度分布中,在x’*处,物料流速分布中,中心处的速度=0,称驻点。
本构方程:描述应力分量与形变分量或形变速率分量之间关系的方程,是描述一大类材料所遵循的与材料结构属性相关的力学响应规律的方程. 反映流变过程中材料本身的结构特性。
幂律方程:用于描述非牛顿型流动行为的方程。
粘流活化能:E定义为每摩尔运动单元所需要的能量,它表征粘度对温度的依赖性,E越大,粘度对温度的依赖性越强,温度升高,其粘度下降得越多。
第二光滑挤出区:当剪切速率继续增大时,熔体在模壁附近会出现“全滑动”,这时会得到表面光滑的挤出物,这一区域称为第二光滑挤出区。
Weissenberg数:第一法向应力差与剪切应力之比。
非牛顿指数:在入口收敛流动的边界流线微分方程中,用来表征熔体非牛顿特性的参数。
第一法向应力差:沿着流动方向受拉伸,拉抻了的分子链产生最大法向应力σ11,使流体处于紧张状态,像有收缩力作用,起到一个“箝住效应”;在此同时,由于剪切作用,另一方面会在垂直于流动方向(垂直于剪切面)产生正向推力σ22,两者之差就是第一法向应力差。
触变性流体:在恒温和恒定的切变速率下,粘度随时间递减的流体。
震凝性流体:在恒温和恒定的切变速率下,粘度随时间递增的流体。
平衡转矩:胶料混炼时,转矩随物料的不断均化最终达到的平衡值。
拉伸粘度拉:伸应力与拉伸应变速率之比,表示流体对拉伸流动的阻力。
宾汉流体:与牛顿型流体的流动曲线均为直线,但它不通过原点,只有当剪切应力超过一定屈服应力值之后才开始塑性流动。
牙膏、油漆是典型的宾汉流体。
胀塑性流体:剪切速率很低时,流动行为与牛顿型流体基本相同,剪切速率超过某一临界后,随剪切速率增大,流动曲线弯向切应力坐标轴,剪切黏度增大,呈现“剪切变稠”的流体。
拉伸流动:指物料运动的速度方向在速度梯度方向平行。
冻结分子取向:因分子取向被冻结而产生的应力称冻结分子取向熔体破裂(破碎)现象:高分子熔体从口模挤出时,当挤出速度过高,超过某一临界剪切速率时,容易出现弹性湍流,导致流动不稳定,挤出物表面粗糙,随挤出速度的增大,可能分别出现波浪形,鲨鱼皮形,竹节形,螺旋形畸变,最后导致完全无规则的挤出物断裂,称为熔体破裂现象。
拖曳流:指对流体不加压力而靠边界运动产生力场,由粘性作用使流体随边界流动,称Couette 库爱特流动。
压力流:指物料在管中流动,是由于管道两端存在压力差,而边界固定不动,称Poiseuille泊肃叶流动。
出口压力降:指粘弹性流体在毛细管入口区的弹性形变在经过毛细管后尚未全部松弛,至出口处仍残存部分内压力,则将表现为出口压力降。
临界切应力&临界切变速率:一般随剪切速率增大,至一临界值就产生破裂,而且越来越严重,这个开始产生破裂的速率或应力。
残余应力或内应力大:若物料冷却速率高,冷却时间短而松弛时间较长,则冷却后有较多应力被冻结在制品内,称残余应力或内应力大。
用于表征高聚物熔体弹性的物理量有:可回复剪切形变、挤出物胀大、法向应力效应,熔体破裂等。
弹性模量的影响因素:链结构(分子量、分子量分布、支化);加工条件(温度、剪切速率);配方(填料)拉伸流动:从流变学意义上讲,指物料运动的速度方向在速度梯度方向平行。
拉伸粘度:在稳态单轴拉伸中,即拉伸速率为恒定值,设x1为拉伸方向,体系的稳态拉伸粘度定义为:粘流活化能:E定义为分子链流动时用于克服分子间作用力以便更换位置所需要的能量,或者每摩尔运动单元所需要的能量,它表征粘度对温度的依赖性,E越大,粘度对温度的依赖性越强,温度升高,其粘度下降得越多。
螺杆特性曲线口模特性曲线挤出机稳定工作点对同一螺杆改变不同的转速,将方程绘在-坐标图上得到的一系列具有负斜率的平行直线称为螺杆特性曲线改变口模大小,将绘在坐标图上得到的一系列经过原点,斜率不同的直线称为口模特性曲线。
两组直线的交点就是适于该机头口模和螺杆转速下挤出机的综合工作点,该点所对应的qv为挤出机在操作条件下的生产率。
螺杆转速:直线越上越大;口模尺寸:斜率大的大开炼加工过程压力、速度分布压力度分布:极大值:在x’=-λ,即在辊距之前极小值:在x’=λ,p=0,即物料脱离辊筒表面的位置.在x’=-x’0,物料刚进入辊筒处,物料尚未承受压力.在最小辊距处,即x’=0处,即此时物料内压力为极大值的一半.速度分布两个特殊点:x’=±λ,vx=v,即压力极大值处和物料脱辊处,物料流速等于辊筒表面线速度,且速度沿y方向均等分布,保证压出料片速度均匀平稳压出.在-λ<x’<λ,前方压力小,后部压力大,压差作用向前,形成正压力流,各层速度大于辊筒表面线速度.在x’<-λ,前方压力大,后部压力小,形成反压力流,各层流速小于辊筒表面线速度.在x’*处,物料流速分布中,中心处的速度=0,称驻点.在x’<x’*,正负流速共存,形成旋转运动λ的意义:量纲为一的体积流量,与流量\辊距\辊速相关。
随λ的升高,压力分布曲线变宽变高,吃料与出料处间的流道加长。
冻结分子取向产生机理:进入模腔的物料一般处于高温低剪切状态,但当物料接触到冷模壁后,物料冷凝,致使粘度升高,并在模壁上产生一层不流动的冷冻皮层。
该皮层有绝热作用,使贴近皮层的物料不立即凝固,在剪切应力作用下继续向前流动。
若高分子链一端被冻结在皮层内,而另一端仍向前流动,必然造成分子链沿流动方向取向,且保压时间越长,分子链取向程度越高。
在后来的冷却阶段,这种取向被冻结下来。
可见,分子取向冻结大多不发生在制品中心处,而发生在表皮层以下的那层材料中。
消除(减轻)熔体破裂现象的措施:(1)适当降低分子量,加宽分子量分布;(2)适当升高挤出温度,但应防止交联、降解。
某些情况下如顺丁橡胶可利用低温光滑区挤出;(3)适当降低挤出速度,某些情况下,可利用高速的第二光滑区;(4)用喇叭型的口型,可提高rcrit,可消除死角;(5)加入填充补强剂和增塑剂。
影响熔体挤出破裂行为因素:一是口模的形状和尺寸;二是挤出成型过程的工艺条件;三是挤出物料的性质。
流动曲线:在剪切流动中,表征剪切应力与剪切速率之间的关系的曲线。
流体的流动主要是压力和粘弹力。
流动形式可区分为:压力流和拖曳流.流动和变形之间的关系:流动-液体-粘性-耗散能量-产生永久形变-无记忆效应-牛顿定律-时间过程变形-固体-弹性-贮存能量-形变可以恢复-有记忆效应-虎克定律-瞬时效应体破裂现象的机理分析对于LDPE型熔体,其应力主要集中在口模入口区,且入口区的流线呈典型的喇叭形收缩,在口模死角处存在涡流或环流。
当r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r>rcrit,入口区出现强烈的拉伸流,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流道内的流线断裂,使死角区的环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轮番进入口模。
两种形变历史和携带能量完全不同的流体,挤出时的弹性松弛行为也完全不同,引起口模出口处挤出物的无规畸变。
对于HDPE型熔体,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循环。
低r时,熔体流过口模壁,在壁上无滑移,挤出过程正常。
当r增高到一定程度,由于模壁附近的应力集中效应突出,此处的流线会发生断裂,又因为应力集中,使熔体贮能大大增加,当能量累积超过熔体与模壁之间的摩擦力的P能承受的极限时,将造成熔体沿模壁滑移,熔体突然增速,同时释放出能量,释能后的熔体再次与模壁粘着,从而再集中能量,再发生滑移,这种过程周而复始,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。
剪切粘度影响因素:1、链结构:前面已经介绍过聚合物的流动是分段进行的,是通过链段相继移动,导致分子链重心沿外力方向移动,从而实现流动,因此分子间作用力小,分子链柔顺性大,分子链中链段数越多而且越短,链段活动能力越大,钻孔洞容易,通过链段活动产生的大分子相对位移的效果也越大,流动性越好。
2、加工条件:粘度对切变速率依赖性与生产实践的关系前面已介绍的切力变稀对高分子材料的加工具有重要意义。
在炼胶,压延,挤出时,胶料流动速度快,切变速率,切应力较大,γ高,粘度低,流动性好,生产快,而当流动停止时,粘度变得很大,有良好的挺性,半成品停放时不易变形,不会发粘,有利于提高质量。
粘度降低,使熔体易于加工,在填充模具时易流过窄小的流道,而且使得注射机,挤出机运转时所需能量减小。
3、配方:填充补强材料和软化增塑材料A碳黑的影响碳黑用量\粒径\结构性的影响原因:碳黑粒子为活性填料,表面可吸附几条大分子链,形成类缠结点,阻碍大分子链运动和滑移,体系粘度上升,碳黑用量越多,缠结点越多,流动阻力增大.在用量相等的情况下,粒径小的,表面积大,橡胶与碳黑相互作用增强,粘度增大.B 碳酸钙影响属于无机填料,降低成本右图对PP影响,随碳酸钙用量增加粘度增大.原因:刚性粒子,不容易变形,阻力增大,又会增大分子链与碳酸钙颗粒间的摩擦作用.C 增塑剂影响主要用于粘度大\熔点高\难加工的高填充体系,降低粘度\改善流动性.在低剪切速率下,分子量分布宽粘度反而大的原因:当剪切速率较小时,分布宽者,一些特长的分子相对较多,可形成缠结结构比较多,故粘度比较大,当剪切速率增大时,分子量分布宽的试样中,由于缠结结构较高,且易被较高的剪切速率破坏,开始出现“切力变稀”的γc值较低,而且越长的分子随剪切速率增加对粘度下降的贡献越大。