拉伸对挤出不稳定现象的影响

三：简答题1.聚合物液体在流动过程中的弹性行为。

①端末效应：在管子进口端粘性液体流动的摩擦和大分子的高弹形变产生压力降，管子出口端高弹形变的回复引起液流膨胀，这两种现象称为端末效应。

②不稳定流动：该现象有熔体破裂和“鲨鱼皮症〞。

在高应力或高剪切速率牛顿流动条件下，液体中的扰动难以抑制并易开展成不稳定流动，引起液流破坏，这种现象称为“熔体破裂〞。

“鲨鱼皮症〞的特点是在挤出物外表上形成很多细微的皱纹，类似鲨鱼皮。

这种现象的原因主要是熔体在管壁上滑移和熔体挤出管口时口模对挤出物产生的拉伸作用。

2.成型加工过程中，影响结晶的因素。

①冷却速度的影响。

随冷却速度上升，聚合物结晶时间下降，结晶度下降，到达最大结晶度的温度下降。

②熔融温度和熔融时间的影响。

在熔融温度高和熔融时间长，熔体冷却时晶核的生成主要为均相成核，成核时间长，结晶速度慢，结晶尺寸较大；如果熔融温度低和熔融时间低，异相成核，结晶速度快，尺寸小。

③应力作用的影响。

聚合物受到高应力作用，会加速结晶作用。

晶核生成时间下降，晶核的量上升，结晶的速度上升，结晶度随应力或应变的上升而上升，随压力的上升而上升，压力使熔体结晶上升，应力对晶体的构造和形态也有影响。

④低分子物：固体杂质和链构造的影响。

某些低分子物质和固体杂质等在一定条件下也能影响聚合物的结晶过程，能阻碍或促进聚合物的结晶。

聚合物分子量越高，结晶能力下降。

支化程度低，链构造简单和规整的易结晶。

3.成型加工过程中影响取向的因素。

①温度和应力的影响。

温度升高聚合物粘度下降，有利于取向；随着温度升高，大分子运动加剧，松弛时间缩短，有利于解取向。

温度对聚合物取向和解取向有矛盾作用，聚合物的有效取向决定于这两个过程的平衡条件。

等温拉伸过程能活的性能稳定的取向材料。

②拉伸比的影响。

在一定温度下被拉伸材料的取向程度随拉伸比升高。

③聚合物构造和低分子物的影响。

链构造简单，柔性大分子量低的聚合物容易取向，也容易解取向。

1. LDPE材料的吹塑相关工艺参数：(1) 挤出机温度吹塑低密度聚乙烯薄膜时,挤出温度一般控制在160℃-170℃之间，且必须保证机头温度均匀，挤出温度过高，树脂容易分解，且薄膜发脆，尤其使纵向拉伸强度显著下降；温度过低。

则树脂塑化不良。

不能圆滑的进行膨胀拉伸，薄膜的拉伸强度较低，且表面的光泽和透明度差，甚至出现像木材年轮般的花纹以及未熔化的晶核（鱼眼）。

(2) 吹胀比吹胀比是吹塑薄膜生产工艺的控制要点之一是指吹胀后膜泡的直径与未吹胀的管环直径之间的比值。

吹胀比为薄膜的横向膨胀倍数，实际上是对薄膜进行横向拉伸，拉伸会对塑料分子产生一定程度的取向作用，吹胀比增大，从而使薄膜的横向强度提高。

但是，吹胀比也不能太大，否则容易造成膜泡不稳定，且薄膜容易出现皱折。

因此，吹塑比应当和牵引比配合适当才行，一般来说，低密度聚乙烯薄膜的吹胀比应控制在2.5-3.0为宜。

(3) 牵引比牵引比是指薄膜的牵引速度与管环挤出速度之间的比值。

牵引比是纵向的拉伸倍数，使薄膜在引取方向上具有定向的作用。

牵引比增大，则纵向强度会随之提高，且薄膜的厚度变薄，但牵引比过大，薄膜的厚度难以控制，甚至有可能会将薄膜拉断，造成断膜现象。

低密度的聚乙烯薄膜的牵引比一般控制在4~6之间为宜。

PE材料有关成型工艺性能吸湿性极小，不超过0.01％，因此在加工前无需进行干燥处理。

分子联链柔性好，键间作用力小，熔体粘性低，流动性极好，因此成型时无需太高压力就能成型出薄壁长流程制品收缩率范围大，收缩值大，方向性明显，LDPE收缩率为1.22％左右，HDPE 收缩率在1.5％左右。

因此容易变形翘曲，模具冷却条件对收缩率的影响很大，故应该控制好模具温度，保持冷却均匀、稳定。

结晶能力高，模具的温度对塑件的结晶状况有很较大的影响。

模温高，熔体冷却慢，塑件结晶度高，强度也就高。

熔点不高，但比热容较大，因此塑化时仍需要消耗较多的热量，故要求塑化装置要有较大的加热功率，以便提高生产效率。

塑料挤出常见的质量缺陷:1.塑料焦烧塑料焦烧是塑料挤出过程中常见的质量缺陷，其主要表现为：温度显示超高；机头模口有大量烟雾、强烈刺激味，严重时有爆裂声；挤出塑料层有焦粒；合胶缝处有连续气泡；产生的主要原因有：1）温度控制超高达到塑料热降解温度；2）螺杆长期未清洗，积存的焦烧物随熔融塑料挤出；3）加温或停机时间过长，使机筒内塑料长期受热而分解；4）控温仪表失控或失准，造成高温分解；5）挤出机冷却系统未打开，造成物料剪切摩擦过热。

因此在挤出过程中应加强检查加温、冷却系统工作是否正常；挤出温度的设定应根据工艺要求以及螺杆的转速而定；合理控制加温度时间，定期进行挤压系统的清洗。

2.挤出物塑化不良在前面讲到温度控制要求中曾经提到过塑化问题，一般塑化不良主要表现为：挤包层有蛤蟆皮样；塑料表面发乌，无光泽，并有细小裂纹；挤包层在合胶处有明显的线缝；产生的主要原因有：1）温度控制太低，特别是机头部位；2）绝缘或护套料中混有不同性质的其它塑料粒子；3）螺杆转塑太快，塑料未能完全塑化；4）塑料本身存在质量问题。

针对上述原因，应该注意挤出温度控制的合理性；对领用材料的质量和品名应确认；不能一味追求产量而提高挤出速度；加强原材料保管，特别是在塑料干燥工序；合理配模，以增强挤出压力和螺杆回流。

3.挤包层断面有气孔或气泡，其主要产生的原因是：1）温度控制过高（特别是进料段）；2）塑料受潮有水分；3）长时间停车，分解塑料未排除干净；4）自然环境湿度高；5）缆芯内有水或气化物含量过高。

针对上述原因，应合理控制螺杆各段的温度；对所用物料提前预干燥；严格工艺操作要求，提高对塑料塑化程度的评判能力；注意生产环境以及物料保管仓储条件等。

4.挤包尺寸不合格,主要表现为偏芯；护套厚度或外径超差；其主要形成原因有：1) 挤出和牵引速度不稳定；2）缆芯外径变化太大；3）挤出温度过高造成挤出量的减少；4）塑料内杂质过多阻塞于过滤网使塑料流量降低；5）收放线的张力不稳定；6）模芯选择过大（挤压式）或模芯承线区长度太短而偏芯；7）模间距选择不合适；8）挤出机头的温度不均匀；9）挤出模具的同心度未调整好；10）进料口温度过高使进料困难影响料流；针对上述原因，应经常测量护套外径及时调整；合理选配和调整挤出模具；注意收放线的张力变化及时调整；温度的控制应于规定要求一致；5.纵包带粘结强度不合格，主要原因有：1）挤出物温度太低；2）油膏填充过多溢出；3）生产线速度太快，使护套被急速冷却；4）热水槽温度太低，且离模口较近；5）配模拉伸比太小，或配模不合理，使其形成松包；6）纵包带复合膜熔点太高；根据上述原因，应注意配模要求，必要时根据缆芯调整；不能让护套被急速冷却，以提高粘结能力；不能应提高护套定型能力而过分降低机头温度；注意油膏的填充量，以用手指轻触缆芯能刮下薄薄的一层为好。

聚合物流变学复习题一、名词解释（任选5小题，每小题2分，共10分）：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。

膨胀性流体：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η∞：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、断裂韧性K 1C ：表征材料阻止裂纹扩展的能力，是材料抵抗脆性破坏能力的韧性指标，s b C E c K γπσ21==，其中，σ b 为脆性材料的拉伸强度；C 为半裂纹长度；E 为材料的弹性模量；s γ为单位表面的表面能。

10、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。

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。

塑料挤出存在问题及解决方法第一节塑料挤出的基本原理塑料加工业是一项综合性很强的技术型产业。

它涉及到高分子化学，高分子物理，界面理论，塑料机械，塑料加工模具，配方设计原理及工艺控制等方面。

挤出理论主要研究塑料在挤出机内的运动情况与变化规律。

挤出机中塑料在一定外力作用下，于不同温度范围内出现的高聚物的三种物理状态，与螺杆结构，塑料性能，加工条件之间的关系。

从而进行合理工艺控制。

以达到提高塑料制品产量与质量的目的。

塑料高分子材料，在恒定的压力下受热时，于不同温度范围内，出现玻璃态，高弹态，粘流态三种物理状态。

一般塑料的成型温度在粘流温度以上。

第二节聚烯烃管道挤出成型工艺控制挤出成型工艺的控制参数包括成型温度，挤出机工作压力，螺杆转速，挤出速度和牵引速度，加料速度，冷却定型等。

1．原材料的预处理聚烯烃是非吸水性材料，通常水分含量很低，可以满足挤出的需要，但当聚烯烃含吸水性颜料，如炭黑时，对湿度敏感。

另外，在使用回料及填充料时，含水量会增大。

水分不但导致管材内外表面粗糙，而且可能导致熔体中出现气泡。

通常应对原料进行预处理。

一般采用干燥处理，也可加相应的具有除湿功能的助剂。

如消泡剂等。

PE的干温度一般在60-90度。

在此温度下，产量可提高10%--25%。

2．温度控制挤出成型温度是促使成型物料塑化和塑料熔体流动的必要条件。

对物料的塑化及制品的质量和产量有着十分重要的影响。

塑料挤出理论温度窗口是在粘流温度和降解温度之间。

对于聚烯烃来说温度范围较宽。

通常在熔点以上，280度以下均可加工。

要正确控制挤出成型温度，必先了解被加工物料的承温限度与其物理性能的相互关系。

找出其特点和规律，才能选择一个较佳的温度范围进行挤出成型。

因此，在各段温度设定应考虑以下几个方面：一是聚合物本身的性能，如熔点，分子量大小和分布，熔体指数等。

其次考虑设备的性能。

有的设备，进料段的温度对主机电流的影响很大。

再次，通过观察管模头挤出管坯表面是否光滑。

内镶贴片式薄壁滴灌带生产工艺研究摘要: 内镶贴片式薄壁滴灌带性能优异,相对于厚壁滴灌带价格便宜,有效降低了滴灌系统的运行成本。

但薄壁滴灌带由于生产工艺要求严格,工艺控制对产品的性能影响较大,直接影响着滴灌系统的质量和推广应用。

因此,着重研究了生产工艺对薄壁滴灌带产品质量和性能的影响。

关键词:滴灌带;聚乙烯;工艺;性能1实验材料及设备1.1主要原料高密度聚乙烯,由独山子石化或燕山石化、茂名石化生产;低密度聚乙烯,由兰州石化、齐鲁石化或俄罗斯生产;线性低密度聚乙烯,由独山子石化或兰州石化生产;黑色聚乙烯色母料,美国或韩国进口;壬基酚聚氧乙烯醚,淄博海杰化工有限公司生产。

1.2试验设备与测试仪器内镶扁平滴头滴灌管(带)生产机组,西班牙;塑料干燥混合机,张家港市松本塑胶机械有限公司;电子万能试验机,AG-201,日本岛津公司;滴灌带耐水压试验装置,自制;耐环境应力开裂试验装置,自制。

1.3样品制备开启干燥混合机前,应将混料斗内各部位粘的碎料末清理干净,并将烘干温度设定为80 ℃,待温度升至80 ℃后再启动;按生产成熟配方比例,称量高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、黑色聚乙烯色母料,将称量好的各种料倒入混合机中,干燥混合15～20min后放出;将干燥混合均匀的料加入滴灌带生产机组中,在不同的生产工艺条件下生产规格为φ16×e0.18mm滴灌带,而后对其进行检验测试。

1.4性能测试项目1.4.1拉伸强度测试拉伸强度测试参照标准GB/T 528-1998进行,用日本岛津公司生产的AG-201型电子万能试验机,拉伸速率为60mm/min。

1.4.2耐环境应力开裂性能测试将试样侧边涂上自制的壬基酚聚氧乙烯醚活性溶液,放入专用实验夹具中加紧,放入烘箱中在50±2 ℃下恒温,每隔24h取出试样,观察试样的表面是否出现可见裂纹,尤其是被折叠部位,应展开仔细观察。

1.4.3耐水压性能(爆破压,下同)测试抽取至少8m的试样,安装在滴灌带耐水压试验台支架上,堵上末端。