第1章塑料.docx
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第1章塑料
第1章塑料
本章重点:
聚合物的分子结构、聚合物的流变方程、聚合物的流动状态、成型过程中的物理化学变化塑料的组成及工艺特性。
本章难点:
聚合物的流变方程及分析。
本章要求:
掌握聚合物的分子结构及类型;应用聚合物的流变方程进行工艺分析;掌握聚合物在成型过程中的物理和化学变化,在工艺上如何控制这种变化;掌握塑料的组成,塑料中每种组份的作用;掌握常用塑料的性能和缩写。
§1.1聚合物的分子结构和物理状态
●塑料的主要成分是树脂。
最早的树脂是从树木中分泌出的脂物,如松香是从松树分泌出的乳液状松脂中分离出来的。
后来发现从热带昆虫的分泌物中也可提取树脂,如虫胶。
有的树脂还可从石油中得到,如沥青。
这些都属天然树脂。
●随着生产的发展,天然树脂在数量和质量上都无法满足生产的需要,于是人们根据天然树脂的分子结构和特性,应用人工方法制造出了合成树脂。
目前,我们所使用的塑料一般都是用合成树脂制成的。
树脂一般不能单独使用,只有加入一些助剂后才有使用价值。
而加有各种助剂的树脂才称为塑料。
●一、树脂与塑料
二、聚合物的分子结构
●1.聚合物的形成
●天然、合成树脂都是高分子聚合物,简称聚合物或高聚物。
塑料的许多性能都与树脂的分子结构有关。
●每个高分子里含有一种或数种原子团,这些原子团按照一定的方式,首先排列成许多重复的结构小单元,称结构单元,再通过化学键连成一个高分子。
●例:
NCH2=CH2[—CH2—CH2—]N
●上式中CH2=CH2是乙烯单体分子式;[—CH2—CH2—]是聚乙烯结构单元分子式;N是聚合物所含的结构单元的数量,称为聚合度。
N值越大,聚合物大分子的相对分子质量越高。
●由于聚合反应时,各工艺参数控制得并不完全一致,使聚合物的聚合度存在一定的差异,这种现象叫做聚合物相对分子质量的多分散性。
分散程度与聚合反应时的各种工艺因素有关。
2.聚合物的链状结构
●通过对聚合物大分子结构进行的分析、研究表明,大分子基本上属于长链状结构,大分子中各个单体通常由C—C键连接在一起。
●例:
聚乙烯在聚合反应中双键被活化(打开),使多个单体连接在一起,形成一个大分子长链,该长链的结构可用下式表达:
●[—CH2—CH2—][—CH2—CH2—]……[—CH2—CH2—]
●N个
●聚合物大分子的长链结构犹如一根细丝,很容易弯曲,没有外力作用,这种丝呈卷曲状,彼此间相互交缠(无规线团),在外力作用下彼此会发生移动和自由旋转,这种特性称大分子的柔顺性。
它可导致聚合物具有一定的柔软性并富于弹性。
●各种聚合物的物理性能与力学性能,都会因大分子的柔顺性程度的不同而呈现差异。
3.聚合物大分子链状结构的类型
●
(1)线型大分子
●如果整条大分子象一根长长的链条,旁边没有分支,这种结构的大分子称线型大分子。
●
(2)支链型大分子
●如果整条大分子具有一个线型主链,主链旁边带有一些支链,这种结构的大分子称支链型大分子。
●(3)体型(网状)大分子
●如果大分子之间发生交联化学反应,则它们彼此就会连接起来,形成一种网状大分子结构,这种结构的大分子称体型或网状大分子。
图1.1聚合物大分子链状结构的类型
●线型和支链型大分子构成的聚合物属热塑性聚合物,可被反复加热和冷却。
●体型(网状)大分子构成的聚合物属热固性聚合物,一般由相对分子质量较小的预聚物经过交联化学反应之后生成的。
这种聚合物只能在交联时进行一次加热,交联后便会永久固化,即使温度再高也不会软化,直到在很高的温度下被烧焦、碳化为止。
三、聚合物的物理状态
●聚合物在不同条件下表现出的分子热运动特性称为聚合物的物理状态。
●一般来说,任何物质都有三态(固、液、气),聚合物因分子间作用力大不形成气态。
●固体聚合物的结构按照分子排列的几何特点,可分为结晶型和非结晶型,非结晶型又称无定型。
●聚合物的物理状态分玻璃态、高弹态、粘流态。
这三种状态在一定条件下可以发生转变。
影响聚合物物理状态的因素很多,如分子结构、受力情况、化学组成、环境温度。
当聚合物及组成一定时,物理状态的转变主要与温度有关。
●图1.2聚合物的物理状态与温度的关系
●1—线型非结晶型聚合物2—线型结晶型聚合物3—金属
图中:
Tg——玻璃化温度。
是聚合物从玻璃态转变到高弹态的临界温度(或高弹态转变到玻璃态)。
Tf——粘流温度。
是聚合物从高弹态转变到粘流态的临界温度(或粘流态转变到高弹态)。
Td——分解温度。
是聚合物在高温下开始分解的温度。
Tx——脆化温度。
图2.2示出了线型非结晶型聚合物的物理状态与温度的关系。
●图2.2还示出了线型结晶型聚合物的物理状态与温度的关系,它与前者有两点不同:
●一是和Tf对应的温度叫做熔点Tm,是结晶聚合物熔融和凝固的临界温度;
●二是完全结晶聚合物在Tg~Tm之间基本上不呈高弹态,这对扩大聚合物的使用温度范围非常重要,可在Tx和Tm之间使用,使用温度范围宽。
在Tg以下,聚合物处于玻璃态,其特点:
(1)呈固体状
(2)内部大分子链之间的自由空间很小,能够进行运的大分子链及链中的所有链段,均处于冻结状态
(3)弹性模量和力学强度较高
(4)外力作用下分子链只能发生很小的弹性变形,此变形服从虎克定律
(5)无法进行塑料成型,但可进行车、创、磨等机械加工
决定Tg的主要因素是聚合物分子链的柔顺性,柔顺性小Tg高。
反之亦然。
在聚合物中添加增塑剂(或润滑剂),Tg↓。
在Tg以下还有一个Tx,在此温度下受力易断裂,是使用的下限温度。
●在Tg—Tf之间,高弹态。
其特点:
●仍然呈固态(高弹态)
●聚合物体积发生膨胀,内部的自由空间增大
●大分子链本身仍冻结,但其中某些链段已经开始具有一定程度的瞬时运动的能力
●弹性模量和力学强度下降
●聚合物虽然也呈固态,但在不太大的外力作用下,链段可作一定程度的瞬间运动,反应在外部是聚合物能获得很大的弹性变形(不服从虎克定律),外力一旦去除,弹性变形将恢复。
●普弹变形——玻璃态下发生的服从虎克定律的变形。
●高弹变形——高弹态下发生的不服从虎克定律的变形。
●较长时间对聚合物施加较大的外力后,可发生一定程度的不可逆变形——塑性变形。
无论是普弹变形、高弹变形、塑性变形,均属固态变形,变形量都不能满足注射、挤出、压缩、压注成型的技术要求,但可进行中空吹塑、薄膜(或纤维)拉伸等成型加工。
●在Tf以上,粘流态(熔融态或熔体)。
其特点:
●分子热运动大为激化,内部自由空间和系统动能大量增加,大分子链因此而解冻。
●在外力作用下,相互交缠蜷曲的大分子链将会沿着受力方向发生解缠、伸长及相对滑移,表现出很大的宏观流动。
●外力解除后,变形和流动不能恢复,将保留在冷却或交联固化后的聚合物中,使聚合物受力后发生形状变化。
●(聚合物在粘流态下的变形属液态变形性质,通常叫粘性变形。
)
●可进行注射、挤出、压注、压缩成型。
●如果在粘流态下,对聚合物不断加热,达到Td后将发生热降解。
对聚合物加热一定要严格控制在Td以下,物别是对热敏性材料,如PVC。
小结:
●对大多数塑料而言,玻璃化温度是制品的使用上限温度,Tg是衡量制品使用范围的重要标志之一,Tg越高,制品对环境的适应性越强。
Tx是使用的下限温度。
●Tf和Tm可用来衡量塑料的注射成型性能,Tf(Tm)低有利于熔融,生产时热能消耗少。
●Tf~Td区间大,塑料熔体热稳定性好,可以在较宽的温度范围内流动和变形,而不易发生热降解。
§1.2聚合物的流变性质
1.聚合物成型过程中的应力应变
●聚合物在各种成型过程中的变形和流动,都是成型设备对其施加外力作用的结果。
聚合物受力后,内部会产生与外力相平衡的内力,单位面积上的内力称为应力。
随受力方式的不同,应力有三种类型:
切应力、拉应力和压应力。
聚合物在应力作用下产生的形状与尺寸的变化叫做应变。
与三种应力对应的有三种应变:
切应变(反映形状变化)、拉伸应变和压缩应变(反映尺寸变化)。
如果成型时聚合物受力复杂,聚合物内的应力往往是两种或三种的叠加。
在三种应力中,切应力对聚合物成型的影响最大。
●1.聚合物成型过程中的应力应变
●在注射成型中,引起熔体流动与变形的外力是螺杆或柱塞的注射压力,流动阻力主要来自于熔体与设备料筒、喷嘴、模具浇注系统、模腔内壁之间的摩擦,以及熔体流层之间的粘滞性,因此,注射压力与流动阻力对熔体构成剪切作用,聚合物在流动过程中,主要受切应力作用并发生切应变。
2.聚合物变形流动时的粘弹性质
●聚合物在不同的物理状态下受力,会发生三种不同变形,即普弹变形、高弹变形和粘性变形。
这三种变形虽然性质不同,但都是聚合物大分子链运动的结果。
通常情况下,聚合物从微小的链段运动开始发生弹性变形起,至整个大分子链由解缠、伸直和滑移引起粘性变形为止,总是一个渐序的发展过程,不可能未经链段运动就能直接进入大分子链的整体运动。
即使聚合物从粘流态下开始受力流动,它的大分子变形仍然必须经过一定的弹性阶段才能变为粘性性质。
聚合物熔体的变形和流动同时具有弹性和粘性的性质,称为聚合物变形流动时的粘弹性质。
聚合物在成型过程中的粘弹性质可用Maxwell-Voigh提出的粘弹性模型定性描述:
3.聚合物变形的滞后效应
●由上式可知,聚合物在高弹态、粘流态下发生的变形均与时间有关。
这实际上是一种由聚合物大分子结构所决定的力学特征,也是聚合物变形与金属变形的主要区别之处。
●由于聚合物的变形与时间有关,其变形的发生对于应力作用的响应必然有所滞后,换言之,聚合物熔体从开始变形到变形与应力作用相适应的平衡状态,必须经过一定的时间过程。
在聚合物成型理论中,变形对应力的滞后响应称为滞后效应,而变形与应力之间的平衡过程可视为一种松驰。
●聚合物变形时的滞后效应和松驰过程在成型过程中普遍存在,常常影响塑件质量。
例如,从理论上讲,将聚合物熔体注射充模后,如能在保压压力作用下,以极缓慢的冷却速度使其固化,则聚合物大分子在模具型腔中有充分的时间进行变形和重排,使变形量逐渐与注射压力和保压压力的作用达到平衡,脱模后塑件无残余应力,尺寸和形状稳定。
●然而,实际生产中出于对生产率的要求,缓慢冷却几乎是不可能的,故充模后的聚合物熔体在保压压力的作用下冷却固化时,大分子只能按模具型腔形状比较松散地堆集在一起,没有时间进行紧密排列,所以变形量与注射压力和保压压力不相适应,脱模后的塑件内存在较大的残余应力,大分子还将随着时间的发展继续进行变形和重排以便和成型时的应力作用结果相适应(消除残余应力),同时使松散堆积的组织结构趋于紧密。
这种变形和重排往往会持续较长时间,有时甚至可达数月或数年。
因此,塑件的尺寸和形状在脱模后的使用或贮藏过程中发生变化,如不采用适当的解决方法,就无法满足塑件的质量要求。
二、聚合物的流变性质
●研究物质变形与流动的科学称为流变学。
由于聚合物的各种成型方法都必须依靠聚合物自身的变形和流运动来实现,所以也就产生了聚合物流变学这样一门科学,它主要研究聚合物材料在外力作用下产生的应力、应变和应变速率等力学现象与自身粘度之间的关系,以及影响这些关系的因素。
1.牛顿流动规律
●对于聚合物的流变学性质,可对比流体力学进行研究。
在流体力学中,液体在圆管中受切应力而发生流动的形式分层流和紊流两种,两者以雷诺数Re区分。
●层流Re<2100~4000
●紊流Re>4000
●式中D——导管直径v——平均速度——液体剪切粘度P——密度
●聚合物在成型时的Re值均小于2100,故可将其流动形式视为层流。
●描述液体层流最简单的规律是牛顿流动定律。
该定律称:
当有切应力于定温下,加于两个相距为dr的液体平行层面以相对速度dv滑移时,则切应力与切变速率dv/dr(亦称剪切速率、应变速率、流变速率或速度梯度)之间呈直线关系:
●
●牛顿粘度是物质的一种基本特性,依赖于温度和聚合物的分子结构,而不依赖于切应力和切变速率。
凡符合上式关系的液体通称为牛顿液体。
(2)力学意义
●剪切应力与剪切速率呈比例关系,比例因子牛顿剪切粘度在温度一定时为一常数。
它表征牛顿性质的液体在外力作用下抵抗变形的能力。
●一定时,越大,液体的粘稠性越大,抗变形能力越大,越小,故切变形,流动不易发生。
反之亦然。
(3)工艺意义
●服从牛顿规律的聚合物熔体在其成型流动中温度一定时,其变形抗力是一个稳定值,只与聚合物的品种、分子结构、分子量等自身特征有关,与注射压力、注射速度等(加载条件)工艺条件无关,欲要改变其数值,只有调整加热温度。
●温度↑,↓,流动性↑。
2.指数流动规律
●由于大分子的长链结构和缠结,熔体的流动行为远比低分子复杂,在宽广的剪切速率范围内,这类液体流动时的切应力与切变速率不再成比例关系,液体的粘度也不是一个常数。
这类液体称之为非牛顿液体。
●对于非牛顿液体,大多数都近似地服从Ostwald(奥斯塔维特)提出的指数流动规律。
即:
●式中与牛顿粘度相同,称聚合物的表观粘度(或非牛顿粘度),它表征的是非牛顿液体在外力作用下,抵抗变形的能力,非牛顿液体的流动规律比较复杂,表观粘度除与液体本身性质以及温度有关外,还受切变速率的影响。
即外力作用的大小及时间也能改变液体的粘稠性。
(1)非牛顿流体的流变方程
●当n>1时,称为膨胀性液体。
属于膨胀性液体的主要是一些固体含量较高的聚合物悬浮液,以及带有凝胶结构的聚合物溶液和悬浮液,处于较高切变速率下的聚乙烯糊的流动行为就近似这类液体。
●n<1时称为假塑性液体,除了热固性聚合物和少数热塑性聚合物外,大多数聚合物熔体均有近似假塑性液体的流变学性质。
●n≠1,1-n绝对值↑,液体非牛顿性越强,切变速率对表观粘度的影响越强。
●K越大,液体的粘稠性越大,切变形、流动困难,需要较大的切应力作用。
(2)力学意义:
●对于假塑性液体,聚合物在流动过程中抵抗剪切变形的能力用表观粘度表示,↑,聚合物抵抗变形的能力越强。
(由流变方程知)不是聚合物的固有性质(即不象牛顿粘度那样只依赖聚合物和温度),它除了与聚合物品种和温度有关外,还依赖于和加载条件、模具结构有关的切变速率,二者呈指数关系,即随着增大,呈指数规律减小(n<1),此现象称剪切稀化。
(3)工艺意义:
●由流变方程知,与剪切速率有关。
与加载条件(包括成型压力、成型速度)和模具结构有关。
●即:
在注射成型中对于假塑性液体,不仅可以通过调整温度来改变流动性和成型性能,还可以改变压力、速度和模具结构等工艺条件也可以改变聚合物的流动性。
(4)聚合物熔体粘度对切变速率的依赖性
●虽然大部分聚合物的熔体粘度都与切变速率有关,但因分子结构和性能方面的差异,导致粘度的变化对切变速率有不同的依赖性。
●常用定温下切变速率相差10倍时的粘度比值表示熔体粘度对切变速率的依赖性。
●越大,熔体粘度的变化对切变速率的依赖性越强。
●例:
PP温度:
190=5.53
●LDPE150=2.9
●PA240 =1.66
●注射成型中若通过调整切变速率的方法来调整聚合物的粘度时,只能针对那些粘度敏感于切变速率的聚合物,否则,只能利用一些粘度对其更为敏感的因素(如温度)进行控制。
●熔体粘度对切变速率过于敏感,控制起来也不容易,这就要求生产时严格控制注射螺杆转速,并保持注射压力、注射速度的稳定,否则切变速率微小的变化会导致粘度的显著变化,无法保证制品质量。
3.影响粘度的因素
●影响聚合物熔体粘度的因素有温度、压力、施加的应力和应变(切变)速率(聚合物一定时)。
后两者与粘度的关系前面已经讨论,这里仅分析温度和压力对粘度的影响。
(1)温度对粘度的影响
●大分子热运动依赖于温度,与大分子热运动相关的粘度必然受温度的影响。
温度与切变速率对粘度的影响同等重要。
●温度↑,体积膨胀,大分子间的自由空间↑,彼此间的范德华力↓,利于变形与流动,粘度↓。
●在成型加工中,对于一种粘度随温度变化不大的聚合物,仅靠增加温度来增加流动性是错误的,因为温度↑↑,而粘度↓有限。
同时这样大幅度增加温度很可能使它发生降解,从而降低塑件质量,而且成型设备的消耗也大。
而有些聚合物(如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰胺66等)在成型中通过升温来降低表观粘度却效果很好,因为升温不多而它的表观粘度却能下降不少。
●聚合物粘度对于温度的敏感程度可用温度敏感指标表示。
是指切变速率一定时,同一聚合物温差等于40度时的粘度比值。
●↑,粘度对温度的敏感性↑。
●利用升温降低粘度主要是针对粘度对切变速率不敏感或其熔体服从牛顿规律的聚合物。
●对温度敏感的聚合物,要求注射机和模具都必须有精度很高的温度调节系统,否则成型过程中,机筒、喷嘴或模具中微小的温度变化,都可导致粘度较大的变化。
(2)压力对粘度的影响
●由于熔体的剪切粘度(包括表观粘度)依赖于分子间的作用力,而作用力又与分子间的距离有关,因而当液体承受压力而使分子间的距离减小时,液体的剪切粘度总是趋于增大。
低分子的液体,其压缩性都很有限,但属于高分子的聚合物熔体却不同,特别是聚合物熔体的加工压力通常都较高。
●在注射成型中,聚合物在150ºC下受压达35~150MPa,因而它们的压缩性是可观的,其压缩率常可达5%甚至10%以上。
●实验证明,聚合物熔体在受到压力时,因压缩率的影响,其粘度定会有所增高。
●如聚乙烯在压力由100KPa增加到100MPa时,其表观粘度增加2.5倍。
●因此,一种聚合物熔体在通常压力范围内是可以成型,但当压力增大时,由于粘度的增加,就会使成型变得困难。
●由于聚合物不同,其粘度对压力的敏感性不同,单纯通过增大压力来提高聚合物熔体的流动性是不恰当的,即使是在同一压力作用下的同一种聚合物,成型时所用的设备不同,其流动行为也有差别,因为尽管所受压力相同,但受剪切却是不同。
●事实上,一种聚合物在正常的加工温度范围内,增加压力对粘度的影响和降低温度的影响有相似性,这种在加工过程中通过改变压力或温度,都能获得同样的粘度变化的效应称为压力——温度等效性。
●在成型生产中考虑压力对粘度的影响时,需要解决的关键问题是:
如何综合考虑生产的经济性、设备和模具的可靠性以及塑件的质量等因素,以确保成型工艺能有最佳的成型压力和成型温度。
(3)聚合物结构和其它组分对粘度的影响
●1)分子结构
●聚合物分子结构对粘度的影响比较复杂。
一般大分子链柔顺性大的聚合物,链间缠结点多,链的解缠、伸长和滑移困难,熔体的非牛顿性越强;对于链的刚性和分子间作用力比较大的聚合物(极性和结晶聚合物),粘度对温度敏感,非牛顿性减弱,提高温度有利于改善流动性。
例:
PC、PS、PA、聚对苯二甲酸乙二酯等。
●大分子中存在支链,支链越长,支化程度越高,对粘度影响越大。
支化程度↑,粘度↑,流动性↓。
可以理解为:
支链越长支化度越高,它们与附近其它分子缠结越紧,导致滑移、流动、变形困难。
2)相对分子质量
●相对分子质量↑,大分子链段加长,缠结点↑,解缠、伸长和滑移困难,粘度和非牛顿性↑。
●3)助剂
●增塑剂、润滑剂降低熔体粘度,其它助剂则增加熔体粘度。
三、聚合物在模内的流动行为
●1.端末效应
●聚合物熔体成型时通常通过截面大小不同的浇口和流道,当熔体经过流道截面变化的部位,会因界面的影响发生弹性收敛或膨胀运动,这些统称为端末效应。
端末效应对塑件质量是有害的,可导致塑件变形扭曲、尺寸不稳定、内应力过大、力学性能下降等。
1)入口效应
●
(1)概念
●聚合物熔体在流动压力作用下,由大截面流道进入小截面流道时,由于截面由大变小,将会在小截面流道入口处产生收敛性流动(如果过渡部位不圆滑,还会产生涡流),如下图所示。
●
(2)入口效应对熔体流动的影响
●这种收敛性流动使熔体产生很大的弹性变形,并且因此消耗相当大的流动阻力,还会使熔体在一定长度的小截面流道内发生紊流,这种现象称入口效应。
(3)生产中考虑入口效应的目的
●一是在必要时避免或减小入口效应,以保证产品质量;二是在确定注射压力时,除了考虑所有流道(含浇口)总长度引起的压力损耗外,还要计入口效应引起的压力损耗。
2)离模膨胀
●
(1)概念
●当聚合物熔体流出流道或浇口时,熔体发生体积膨胀的现象称离模膨胀效应。
如下图所示。
离模膨胀实际上是一种由弹性回复而引起的失稳流动。
(2)离模膨胀的特征
●假塑性聚合物熔体,离模膨胀有一个特征,刚脱离流道时,首先发生很短的一段体积收缩(ds/D≈0.7),然后才能真正发生体积膨胀。
考虑熔体离模膨胀程度时,不应考虑收缩部位,只能以膨胀后的熔体最大直径dfmax为依据,取dfmax/D的比值作为标准,即离模膨胀比I=dfmax/D。
(3)离模膨胀的起因
●关于离模膨胀的起因有很多解释,但简单来讲可理解为:
聚合物从流道中流出后,周围压力↓↓,甚至完全消失,大分子突然变得自由化,前段流动中存贮在大分子中的弹性变形能会释放出来,使在流动变形中已经伸展开的大分子链重新恢复蜷曲,各分子链间距↑,熔体在流道中形成的取向结构也将重新恢复到无序的平衡状态,这一系列的变化导致聚合物内自由空间增大,体积膨胀。
(4)影响离模膨胀的因素:
●a.一般情况下,粘度大(相对分子量大、相对分子量分布窄)和非牛顿性强的聚合物在流动的过程中易产生较大的弹性变形,松弛过程较缓慢,离模膨胀效应严重。
●b.弹性模量大的聚合物在流动过程中弹性变形小,离模膨胀小。
●c.增大切应力和切变速率(不超过极限值),弹性变形↑,离模膨胀效应加剧。
●d.在中切变速率范围内,降温不仅会增大入口效应和延长松弛时间,同时加剧离模膨胀。
●e.增大流道直径和流道的长径比,以减小流道入口处的收敛角,以减小熔体流动过程中的弹性变形,以减轻离模膨胀效应。
2.失稳流动和熔体破裂
●
(1)概念
●聚合物成型时,常会出现这种现象,即在低切应力或切变速率下,聚合物熔体具有光滑的表面和均匀的形状,当切应力或切变速率升高到某一数值时,熔体的流动无法保持稳定的层流,熔体将陷入一种弹性紊乱状态,通常将此现象称为失稳流动。
引起失稳流动的切应力和切变速率称为极限切应力和极限切变速率。
聚合物熔体在失稳状态下通过模内的流道以后,将会变得粗细不均、没有光泽,表面出现粗糙的鲨鱼皮状。
如继续增大切应力或切变速率,熔体将呈现波浪形、竹节形或周期螺旋形,更严重时将互相断裂成不规则的碎片或小圆柱块(如下图中左三个图形),这种现象称为熔体破裂。
2)影响因素
●目前对失稳流动和熔体破裂的起因仍在进行探讨,根据部分研究成果,失稳流动和熔体破裂受以下因素影响:
●
(1)聚合物的相对分子质量及其分布随着相对分子量的增加和相对分子量分布变窄后,极限切应力↓。
这是因为相对分子质量增加、相对分子质量分布变窄以后,非牛顿性↑,弹性行为突出,易发生失稳流动。
2)温度
●提高温度可使失稳流动时的极限切应力和极限切变速率↑,但对两者的影响程度不同,极限切变速率比极限切应力对温度敏感。
3)流道结构
●大截面向小截面过渡处,减小流道的收敛角,并使过渡的表壁呈流线状,可提高失稳流动时的极限切变速率。
如下图所示,图b结构的极限切变速率高于图a。
(图a)收敛角为90度,极限切变速率约为,图b收敛角15~20度,极限切变速率。
)
3.聚
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