高分子聚合物熔體流變性

1、 第第7 7章章高聚物熔體的流變性高聚物熔體的流變性當溫度高于聚合物的當溫度高于聚合物的Tf時，聚合物變?yōu)榭闪鲃拥臅r，聚合物變?yōu)榭闪鲃拥恼沉鲬B(tài)粘流態(tài)。幾乎所有高聚物的加工成型都是利用其粘流態(tài)下的流動性幾乎所有高聚物的加工成型都是利用其粘流態(tài)下的流動性進行的（塑料、橡膠、纖維）。進行的（塑料、橡膠、纖維）。不存在粘流態(tài)的情況不存在粘流態(tài)的情況：（：（1）Td a a 在一般實驗中，高聚物熔體的第二牛頓區(qū)不容易得到，原因在一般實驗中，高聚物熔體的第二牛頓區(qū)不容易得到，原因是在高剪切速率下，高聚物熔體會產(chǎn)生大量熱量，使溫度升是在高剪切速率下，高聚物熔體會產(chǎn)生大量熱量，使溫度升高，流動行為發(fā)生變化，并

2、且在高剪切速率下，熔體流動的高，流動行為發(fā)生變化，并且在高剪切速率下，熔體流動的穩(wěn)定性受到破壞，出現(xiàn)彈性湍流（不穩(wěn)定流動）穩(wěn)定性受到破壞，出現(xiàn)彈性湍流（不穩(wěn)定流動）。高分子熔體的流動曲線形狀的解釋高分子熔體的流動曲線形狀的解釋（1 1）分子纏結理論分子纏結理論分子量超過分子量超過MC后，后，鏈間可能因為纏結或者范德華力作用形成鏈間物理鏈間可能因為纏結或者范德華力作用形成鏈間物理交聯(lián)點，并在分子熱運動的作用下，處在不斷解體與重建的動態(tài)平衡中交聯(lián)點，并在分子熱運動的作用下，處在不斷解體與重建的動態(tài)平衡中結果使整個熔體具有瞬變的交聯(lián)空間網(wǎng)狀結構，稱為擬網(wǎng)狀結構。結果使整個熔體具有瞬變的交聯(lián)空間網(wǎng)狀結

3、構，稱為擬網(wǎng)狀結構。1.1.在足夠小的切變速率下，大分子處于高度纏結的擬網(wǎng)狀結在足夠小的切變速率下，大分子處于高度纏結的擬網(wǎng)狀結構，流動阻力很大，此時纏結結構的破壞速度等于生成速度，構，流動阻力很大，此時纏結結構的破壞速度等于生成速度，故粘度保持恒定最高值，表現(xiàn)為牛頓流體的流動行為故粘度保持恒定最高值，表現(xiàn)為牛頓流體的流動行為2.2.當切變速率變大時，大分子在剪切作用下由于構象的變化當切變速率變大時，大分子在剪切作用下由于構象的變化而解纏結并沿流動方向取向，此時纏結結構破壞速度大于生而解纏結并沿流動方向取向，此時纏結結構破壞速度大于生成速度，故粘度逐漸變小，表現(xiàn)出假塑性流體的行為成速度，故粘度

4、逐漸變小，表現(xiàn)出假塑性流體的行為3.3.當達到強剪切速率時，大分子的纏結結構完全被破壞，并當達到強剪切速率時，大分子的纏結結構完全被破壞，并完全取向，此時的流動粘度最小，體系粘度達到最小值，表完全取向，此時的流動粘度最小，體系粘度達到最小值，表現(xiàn)出牛頓流體的行為?，F(xiàn)出牛頓流體的行為。高分子熔體的流動曲線形狀的解釋高分子熔體的流動曲線形狀的解釋（2 2）構象構象理論理論聚合物流體的假塑性行為的一種解釋認為在速度梯度的流動聚合物流體的假塑性行為的一種解釋認為在速度梯度的流動場中，大分子構象發(fā)生變化。場中，大分子構象發(fā)生變化。1.1.在第一牛頓區(qū)，切變速率較低，構象基本不變，流動對結構沒有影響，在第

5、一牛頓區(qū)，切變速率較低，構象基本不變，流動對結構沒有影響，故服從牛頓定律。故服從牛頓定律。2.2.隨著切變速率的增大，大分子構象發(fā)生變化，長鏈分子偏離平衡構象隨著切變速率的增大，大分子構象發(fā)生變化，長鏈分子偏離平衡構象而沿流動方向取向，使大分子之間的相對運動容易，表觀粘度隨著剪切而沿流動方向取向，使大分子之間的相對運動容易，表觀粘度隨著剪切速率的增大而減小，即為非牛頓區(qū)。速率的增大而減小，即為非牛頓區(qū)。3.3.當剪切速率增大到某一個值時，使大分子的取向達到極限狀態(tài)，取向當剪切速率增大到某一個值時，使大分子的取向達到極限狀態(tài)，取向程度不再隨著剪切速率的增大而變化，流體又服從牛頓定律，即進入第程度

6、不再隨著剪切速率的增大而變化，流體又服從牛頓定律，即進入第二牛頓區(qū)。二牛頓區(qū)。 對于聚合物的濃溶液來說，切力變稀還有另一個原因對于聚合物的濃溶液來說，切力變稀還有另一個原因，即當即當切力增大時，大分子鏈發(fā)生脫溶劑化，使大分子鏈的有效尺切力增大時，大分子鏈發(fā)生脫溶劑化，使大分子鏈的有效尺寸變小，導致粘度隨切力的增大而下降。寸變小，導致粘度隨切力的增大而下降。 7.2.2熔體黏度的幾種表示方法熔體黏度的幾種表示方法（1）零切黏度（牛頓黏度）零切黏度（牛頓黏度）0：在低切變速率范圍內（接：在低切變速率范圍內（接近于零），非牛頓流體表現(xiàn)出近于零），非牛頓流體表現(xiàn)出牛頓性，該段的斜率牛頓性，該段的斜率牛

7、頓定律牛頓定律.dtd（2）表觀黏度）表觀黏度a：非牛頓區(qū)，借鑒非牛頓區(qū)，借鑒牛頓定律，流動曲線上某牛頓定律，流動曲線上某對應點與原點連線的斜率，即應力與應變速率的比值。對應點與原點連線的斜率，即應力與應變速率的比值。高聚物的流動包括不可逆的形變和伴隨的可逆的高彈形變，高聚物的流動包括不可逆的形變和伴隨的可逆的高彈形變，使總形變變大，流動的粘滯阻力減小，使表觀黏度小于牛頓使總形變變大，流動的粘滯阻力減小，使表觀黏度小于牛頓粘度。牛頓粘度代表的是不可逆的形變；所以表觀粘度并不粘度。牛頓粘度代表的是不可逆的形變；所以表觀粘度并不完全反映高分子不可逆形變的難易程度。完全反映高分子不可逆形變的難易程度

8、。（3）微分黏度（綢度）微分黏度（綢度）c：流動曲線上某切變速率下的對應流動曲線上某切變速率下的對應點點做切線做切線，切線切線的斜率。的斜率。聚合物流體是非牛頓性的粘彈性液體，在流動過程中既表現(xiàn)聚合物流體是非牛頓性的粘彈性液體，在流動過程中既表現(xiàn)出隨時間而持續(xù)發(fā)展的不可逆的粘性形變，又具有可以恢復出隨時間而持續(xù)發(fā)展的不可逆的粘性形變，又具有可以恢復的彈性形變。對于這種非牛頓性的粘彈性體在剪切中可用粘的彈性形變。對于這種非牛頓性的粘彈性體在剪切中可用粘度來衡量其粘性的大小，而用法向應力差或擠出脹大等來恒度來衡量其粘性的大小，而用法向應力差或擠出脹大等來恒量其彈性，用量其彈性，用動態(tài)力學實驗的動態(tài)

9、力學實驗的方法，即在方法，即在正弦交變的應變正弦交變的應變（或應力（或應力）的作用下，）的作用下，可同時測得材料的粘度和彈性模量可同時測得材料的粘度和彈性模量。（4）復數(shù)黏度）復數(shù)黏度對材料施加正弦變化的應變：對材料施加正弦變化的應變：0sint式中式中0為小振幅，為小振幅，為角頻率。當用復數(shù)表示的周期性變化的為角頻率。當用復數(shù)表示的周期性變化的應變則為復數(shù)應變應變則為復數(shù)應變 *：*0eit復數(shù)的應變速率：復數(shù)的應變速率：*d*/dti0eit 即應變速率相位超前應變即應變速率相位超前應變90對于理想的彈性體，其應力響應為：對于理想的彈性體，其應力響應為：*E0eit 應力與應變同相位。應力

10、與應變同相位。對于理想的粘性體，其應力響應為：對于理想的粘性體，其應力響應為：*i0eit 即應力相位超前應變即應力相位超前應變90。對于粘彈體，其應力響應為：對于粘彈體，其應力響應為：* 0e i(t+) 即應力相位比應變超前即應力相位比應變超前 已知已知*和和*即可定義復數(shù)模量即可定義復數(shù)模量G*G* */ *0/0eiGiG式中式中G0/cos稱為動態(tài)模量或者儲能模量，表示彈性部稱為動態(tài)模量或者儲能模量，表示彈性部分；分；G0/0sin稱為動態(tài)損耗或損耗模量，表示粘性部稱為動態(tài)損耗或損耗模量，表示粘性部分。分。根據(jù)復數(shù)應力和復數(shù)應變速率可得根據(jù)復數(shù)應力和復數(shù)應變速率可得復數(shù)粘度復數(shù)粘度*

11、，即：，即：*/*(0 /i0)ei 0/i0(cosisin)0/0sin-i(0 /0)cos-i0/0sinG/稱為稱為動態(tài)粘度動態(tài)粘度，它與，它與損耗模量損耗模量有關，有關，表示了表示了粘性粘性的貢獻，是復數(shù)粘度中的的貢獻，是復數(shù)粘度中的能量耗散能量耗散部分；部分； 0 /i0cosG/稱為稱為虛數(shù)粘度虛數(shù)粘度，它與動態(tài)模量相關，表示，它與動態(tài)模量相關，表示彈性彈性的貢獻，是的貢獻，是彈性和貯能彈性和貯能的量度。的量度。采用復數(shù)粘度可以表征采用復數(shù)粘度可以表征聚合物流體的粘彈性質。聚合物流體的粘彈性質。（5）熔體流動速率熔體流動速率-熔融指數(shù)熔融指數(shù)(MI )在一定溫度下，熔融狀態(tài)的高

12、聚物在一定負荷下，十分鐘內在一定溫度下，熔融狀態(tài)的高聚物在一定負荷下，十分鐘內從規(guī)定直徑和長度的毛細管中流出的重量（克數(shù)）。熔融指從規(guī)定直徑和長度的毛細管中流出的重量（克數(shù)）。熔融指數(shù)越大，流動性越好。它的測定用標準的熔融指數(shù)儀進行數(shù)越大，流動性越好。它的測定用標準的熔融指數(shù)儀進行不同的加工方法要求不同的流動性。一般注射成型要求流動不同的加工方法要求不同的流動性。一般注射成型要求流動性大些，擠出成型要求流動性小些，吹塑成型介于二者之間性大些，擠出成型要求流動性小些，吹塑成型介于二者之間（6）門尼粘度門尼粘度門尼粘度是在一定溫度（一般為門尼粘度是在一定溫度（一般為100）和一定的轉子轉速下，）和

13、一定的轉子轉速下，未硫化橡膠對轉子轉動的阻力。通常表示為未硫化橡膠對轉子轉動的阻力。通常表示為 ，即試，即試樣在樣在100下預熱下預熱3min轉動轉動4min時的測定值。時的測定值。它主要用于表征橡膠的加工性能。門尼粘度值越小，橡膠的它主要用于表征橡膠的加工性能。門尼粘度值越小，橡膠的流動性越好。流動性越好。要進行二點改正：非牛頓性修正入口修正（因為測定用要進行二點改正：非牛頓性修正入口修正（因為測定用的毛細管并非假設的無限長）的毛細管并非假設的無限長）7.2.3剪切黏度的測定方法剪切黏度的測定方法原理原理：活塞桿在十字頭的帶動下以恒速下移，擠壓高聚物熔：活塞桿在十字頭的帶動下以恒速下移，擠壓

14、高聚物熔體從毛細管流出，從活塞桿壓下速率體從毛細管流出，從活塞桿壓下速率v和測出的粘性阻力和測出的粘性阻力F，可計算剪切應力和剪切速率，并得到流變曲線。可計算剪切應力和剪切速率，并得到流變曲線。7.2.3.1毛細管擠出流變儀毛細管擠出流變儀除了測定粘度外，還可以觀察擠出物的直徑和外形或改變毛除了測定粘度外，還可以觀察擠出物的直徑和外形或改變毛細管的長徑比來研究聚合物流體的彈性和不穩(wěn)定流動現(xiàn)象。細管的長徑比來研究聚合物流體的彈性和不穩(wěn)定流動現(xiàn)象。毛細管擠出流變儀使用最為廣泛，它可以毛細管擠出流變儀使用最為廣泛，它可以在在較寬的范圍調節(jié)剪切速率較寬的范圍調節(jié)剪切速率（特別是較大切變特別是較大切變速

15、率速率）和溫度，測量條件最接近加工條件）和溫度，測量條件最接近加工條件由于較高轉速時試樣會沿內筒往上爬，同軸圓筒粘度計主由于較高轉速時試樣會沿內筒往上爬，同軸圓筒粘度計主要限于低黏度液體，在較低剪切速率下使用。要限于低黏度液體，在較低剪切速率下使用。同軸圓筒同軸圓筒粘度計粘度計有兩種形式：一種是外筒轉有兩種形式：一種是外筒轉動內筒不動；另一種是內筒轉動，外筒固定，動內筒不動；另一種是內筒轉動，外筒固定，被測液體裝入兩個圓筒間被測液體裝入兩個圓筒間7.2.3.2旋轉式粘度計旋轉式粘度計（1）同軸圓筒）同軸圓筒粘度計粘度計將被測液體置于兩同軸圓筒之間的環(huán)形空間（同軸圓筒式將被測液體置于兩同軸圓筒之

16、間的環(huán)形空間（同軸圓筒式粘度計）或平板與錐體間的間隙內（錐板式粘度計）通過粘度計）或平板與錐體間的間隙內（錐板式粘度計）通過兩圓筒或錐板的旋轉，測定扭轉力矩值兩圓筒或錐板的旋轉，測定扭轉力矩值M和角頻率和角頻率，便，便可得到剪切應力和剪切速率，進而計算出粘度。可得到剪切應力和剪切速率，進而計算出粘度。（2）錐板粘度計）錐板粘度計錐板粘度計，由一塊半徑為錐板粘度計，由一塊半徑為R的圓形平板和一個線形同的圓形平板和一個線形同心圓錐體組成心圓錐體組成 ，它們之間的，它們之間的夾角夾角很小，通常小于很小，通常小于4平板和圓錐體之間的間隙充滿被測流體。平板以角頻率平板和圓錐體之間的間隙充滿被測流體。平板

17、以角頻率勻勻速旋轉，測量錐體所受到的扭轉力矩值速旋轉，測量錐體所受到的扭轉力矩值M，計算出粘度，計算出粘度錐板粘度計用于測定高聚物熔體等錐板粘度計用于測定高聚物熔體等高粘度高粘度流體的粘度流體的粘度缺點缺點: :只能測定低剪切速率下只能測定低剪切速率下的零切粘度的零切粘度 0 0, ,不能測定粘度不能測定粘度對剪切速率的依賴性對剪切速率的依賴性. .原理原理：半徑為：半徑為r r，密度為，密度為s s的圓球，在粘的圓球，在粘度為度為，密度為，密度為的無限延伸的液體中運的無限延伸的液體中運動時，小球受阻力動時，小球受阻力( (F)F)服從服從StokesStokes定律，定律，為為6r6r，在加

18、速力，在加速力= =阻滯力時，圓球阻滯力時，圓球勻速運動，由速度可計算黏度。勻速運動，由速度可計算黏度。7.2.3.3落球粘度計落球粘度計 是最簡單的粘度計，只需測量已知尺寸和是最簡單的粘度計，只需測量已知尺寸和質量的圓球在被測液體中自由下落的速度。質量的圓球在被測液體中自由下落的速度。便可以計算粘度。便可以計算粘度。VL9g2rs2）（Ford 福特杯福特杯：流出型粘度計，是利用試樣：流出型粘度計，是利用試樣本身重力而產(chǎn)生流動，通常以一定量的試樣本身重力而產(chǎn)生流動，通常以一定量的試樣在一定溫度下從粘度杯底部小孔流出的時間在一定溫度下從粘度杯底部小孔流出的時間來表示，以秒作單位。來表示，以秒作

19、單位。 熔融指數(shù)儀、熔融指數(shù)儀、Ford杯、杯、Hoppler粘度計及粘度計及Cochius管，能夠快速簡便測定粘度管，能夠快速簡便測定粘度7.2.3.4小振幅的動態(tài)流變儀小振幅的動態(tài)流變儀 試樣受周期性的剪切應變，測定復數(shù)粘度。試樣受周期性的剪切應變，測定復數(shù)粘度。7.2.3.5工業(yè)用工業(yè)用粘度計粘度計 熔融指數(shù)儀熔融指數(shù)儀：在一定溫度下，熔融狀態(tài)的高：在一定溫度下，熔融狀態(tài)的高聚物在一定負荷下，十分鐘內從規(guī)定直徑和聚物在一定負荷下，十分鐘內從規(guī)定直徑和長度的毛細管中流出的重量（克數(shù)）。長度的毛細管中流出的重量（克數(shù)）。Hoppler粘度計粘度計:落球落球粘度計粘度計的一種的一種 7.2.4

20、高聚物熔體剪切粘度的影響因素高聚物熔體剪切粘度的影響因素7.2.4.1 分子量的影響分子量的影響分子量分子量M大大，分子鏈越長，分子鏈越長， 鏈段數(shù)越多，鏈段數(shù)越多， 要這么多的鏈段要這么多的鏈段協(xié)同起來朝一個方向運動相對來說要難些。此外，分子鏈協(xié)同起來朝一個方向運動相對來說要難些。此外，分子鏈越長，越長， 分子間發(fā)生纏結作用的幾率大，從而流動阻力增大，分子間發(fā)生纏結作用的幾率大，從而流動阻力增大， 粘度增加。粘度增加。舉例舉例: LDPE分子量增加不到三倍，則它的粘度增加了四到分子量增加不到三倍，則它的粘度增加了四到五個數(shù)量級，五個數(shù)量級，MI下降了四到五個數(shù)量級下降了四到五個數(shù)量級 11.

21、60w= KMM Mc 33.40w= KM剪切應力和剪切應力和剪切速率很剪切速率很小的情況下小的情況下原因原因: : 低分子量，分子間可能有纏結，但解纏結進行的很快，低分子量，分子間可能有纏結，但解纏結進行的很快，未形成有效的擬網(wǎng)狀結構。大于臨界分子量時，分子鏈長而互未形成有效的擬網(wǎng)狀結構。大于臨界分子量時，分子鏈長而互相纏結，流動單元變大，流動阻力增大，故粘度急劇增加相纏結，流動單元變大，流動阻力增大，故粘度急劇增加（1）零切粘度與）零切粘度與分子量的關系分子量的關系聚合物都各自有一個臨界分子量，當小于聚合物都各自有一個臨界分子量，當小于McMc時時, ,零切零切粘度粘度與與重均分子量重均

22、分子量成正比，當大于成正比，當大于McMc時時, ,則粘度與則粘度與重均分子量的重均分子量的3.4次方次方成正比成正比（2）熔體粘度）熔體粘度-分子量關系對剪切速率的依賴性分子量關系對剪切速率的依賴性隨切變速率增加，隨切變速率增加，熔體越容易發(fā)生熔體越容易發(fā)生從牛頓區(qū)向假塑從牛頓區(qū)向假塑性區(qū)的轉變性區(qū)的轉變分子量越高，粘度對剪切速率的依賴分子量越高，粘度對剪切速率的依賴性越大性越大-出現(xiàn)非牛頓流動的切變速率出現(xiàn)非牛頓流動的切變速率隨分子量的增加而降低。隨分子量的增加而降低。對于分子量對于分子量較低的聚合物，由于鏈纏結程度很小，較低的聚合物，由于鏈纏結程度很小，剪切所引起的粘度降低將不明顯；而剪

23、切所引起的粘度降低將不明顯；而對于分子量較高、鏈纏結嚴重的試樣，對于分子量較高、鏈纏結嚴重的試樣，剪切造成的解纏結將會引起粘度大幅剪切造成的解纏結將會引起粘度大幅下降。下降。從高聚物成型加工角度考慮，希望高聚物的流動性要好，從高聚物成型加工角度考慮，希望高聚物的流動性要好，這樣可以使之與助劑配合均勻，制品表面光潔。降低分子這樣可以使之與助劑配合均勻，制品表面光潔。降低分子量可以增加流動性，改善其加工性能，但過多降低分子量量可以增加流動性，改善其加工性能，但過多降低分子量又會影響制品的機械強度。對于三大合成材料來說，又會影響制品的機械強度。對于三大合成材料來說，要恰要恰當選擇分子量，在滿足加工要

24、求的前提下，盡量提高分子當選擇分子量，在滿足加工要求的前提下，盡量提高分子量；在滿足機械強度的前提下，盡量降低分子量。量；在滿足機械強度的前提下，盡量降低分子量。合成橡膠分子量較大，一般在合成橡膠分子量較大，一般在20萬左右。合成纖維分子萬左右。合成纖維分子量較低，一般控制在量較低，一般控制在1.5萬萬10萬，否則在通過噴絲孔萬，否則在通過噴絲孔（直徑為（直徑為0.16-0.45mm的小孔）時會發(fā)生困難。塑料分子的小孔）時會發(fā)生困難。塑料分子量介于二者之間。量介于二者之間。加工方法也對分子量有要求，注射成型用的分子量低（以加工方法也對分子量有要求，注射成型用的分子量低（以保證物料充滿模腔），擠

25、出成型分子量高，吹塑成型分子保證物料充滿模腔），擠出成型分子量高，吹塑成型分子量介于二者之間。量介于二者之間。(1)(1) 兩個重均分子量相同的高聚兩個重均分子量相同的高聚物，分子量分布較寬的有可能比物，分子量分布較寬的有可能比分布窄的具有較高的零切粘度。分布窄的具有較高的零切粘度。7.2.4.2 分子量分布的影響分子量分布的影響在臨界分子量以上，零切粘度與重均分子量的在臨界分子量以上，零切粘度與重均分子量的3.43.4次方成次方成正比，因此對于分子量分布較寬的聚合物，高分子量部分正比，因此對于分子量分布較寬的聚合物，高分子量部分對零切粘度的貢獻比低分子量部分大得多。對零切粘度的貢獻比低分子量

26、部分大得多。(2)(2)分子量分布較寬，高分子量的貢獻大，分子量越大，分子量分布較寬，高分子量的貢獻大，分子量越大，纏結越多，對剪切速率越敏感。從第一牛頓區(qū)進入假塑性纏結越多，對剪切速率越敏感。從第一牛頓區(qū)進入假塑性區(qū)也越，剪切引起的粘度降低越大區(qū)也越，剪切引起的粘度降低越大與其它配合劑混煉與其它配合劑混煉捏合時，容易吃料捏合時，容易吃料流動性好流動性好, ,能耗小能耗小改善改善外表光潔度外表光潔度機械強度機械強度分子量分布對高分子加工的意義分子量分布對高分子加工的意義橡膠加工橡膠加工：橡膠分子量高，黏度高，流動性差。采用大功：橡膠分子量高，黏度高，流動性差。采用大功率煉膠機破碎、塑煉膠料即為

27、降低分子量，增加分子量分率煉膠機破碎、塑煉膠料即為降低分子量，增加分子量分布寬度。布寬度。塑料和纖維加工塑料和纖維加工是否纖維和塑料的分子量分布越窄越好是否纖維和塑料的分子量分布越窄越好？紡絲和塑料的加工中？紡絲和塑料的加工中剪切速率都比較高，在高剪切速率下，寬分布試樣的粘度要比剪切速率都比較高，在高剪切速率下，寬分布試樣的粘度要比窄分布試樣低，流動性好。窄分布試樣低，流動性好。所以從流動性角度，分子量分布不宜過窄；從機械強度角度，所以從流動性角度，分子量分布不宜過窄；從機械強度角度，分子量分布不宜過寬分子量分布不宜過寬要求分子量分布窄一些要求分子量分布窄一些：因為塑料和纖維：因為塑料和纖維平

28、均分子量比較小，平均分子量比較小，如果分子量如果分子量分布寬，分布寬，低分子部分多，會顯著影響其機械強度低分子部分多，會顯著影響其機械強度例如例如PC：如果分子量分布寬，則低分子量部分會使應力開裂嚴：如果分子量分布寬，則低分子量部分會使應力開裂嚴重；如果聚合后用丙酮處理把低分子量部分和單體雜質抽提出重；如果聚合后用丙酮處理把低分子量部分和單體雜質抽提出來，會減輕制品應力開裂。目前防止塑料制品應力開裂的一個來，會減輕制品應力開裂。目前防止塑料制品應力開裂的一個重要途徑就是減少低分子量級分，提高分子量。重要途徑就是減少低分子量級分，提高分子量。短支化時，零切粘度比線形稍微短支化時，零切粘度比線形稍

29、微降低降低-分子鏈不能產(chǎn)生纏結，分分子鏈不能產(chǎn)生纏結，分子間距離增加，分子間作用力減子間距離增加，分子間作用力減小，相當于增塑，從而粘度下降小，相當于增塑，從而粘度下降7.2.4.3 鏈支化的影響鏈支化的影響長支化時長支化時，長支鏈使分子間易纏結，從而，長支鏈使分子間易纏結，從而零切粘度比相同分零切粘度比相同分子量的線形聚合物高子量的線形聚合物高，如當支鏈的分子量大于臨界分子量的，如當支鏈的分子量大于臨界分子量的24倍，則粘度升為線性的倍，則粘度升為線性的100倍以上。倍以上。支化聚合物的黏度比線形聚合物更易受切變速率的影響支化聚合物的黏度比線形聚合物更易受切變速率的影響-隨隨切變速率的增大，

30、支化聚合物更容易發(fā)生剪切變稀現(xiàn)象，在切變速率的增大，支化聚合物更容易發(fā)生剪切變稀現(xiàn)象，在高切變速率下，支化聚合物的黏度比相同分子量線形的低高切變速率下，支化聚合物的黏度比相同分子量線形的低7.2.4.4 低分子添加劑的影響低分子添加劑的影響增塑劑和稀釋劑等低分子添加劑的加入可降低高聚物鏈間的增塑劑和稀釋劑等低分子添加劑的加入可降低高聚物鏈間的相互作用，減少內摩擦和纏結作用，因而熔體的黏度下降，相互作用，減少內摩擦和纏結作用，因而熔體的黏度下降，流動性提高。流動性提高。7.2.4.5 分子鏈柔性和分子間作用力的影響分子鏈柔性和分子間作用力的影響凡是影響凡是影響Tg的因素也往往是影響粘度的因素。鏈

31、的因素也往往是影響粘度的因素。鏈柔性好、分柔性好、分子鏈間相互作用力（子鏈間相互作用力（極性、氫鍵、離子鍵）小的高聚物通常極性、氫鍵、離子鍵）小的高聚物通常Tg低，有較小的熔體黏度。低，有較小的熔體黏度。7.2.4.6 熔體結構的影響熔體結構的影響在在160200時，乳液時，乳液PVC的粘度較小，而懸浮的粘度較小，而懸浮PVC的粘度的粘度大幾倍。而在大幾倍。而在200以上時，兩種以上時，兩種PVC的粘度基本相同的粘度基本相同160200時，乳液時，乳液PVC擠出物的電子顯微鏡斷面顯示有顆擠出物的電子顯微鏡斷面顯示有顆粒結構存在，即熔體中存在未熔透的微粒。顆粒作為剛性流粒結構存在，即熔體中存在未

32、熔透的微粒。顆粒作為剛性流動單元，相互之間可以滑動，所以運動阻力小，粘度較小。動單元，相互之間可以滑動，所以運動阻力小，粘度較小。在在200以上時，因為溫度升高，乳液法以上時，因為溫度升高，乳液法PVC熔體中顆粒全熔體中顆粒全部消失，所以兩種部消失，所以兩種PVC的粘度基本相同。的粘度基本相同。7.2.4.7 共混物相容性及相態(tài)的影響共混物相容性及相態(tài)的影響原因原因: :T,T,自由體積自由體積, ,分子鏈段運動能力分子鏈段運動能力, ,分子間的相互作分子間的相互作用或者纏結程度減弱用或者纏結程度減弱, ,流動單元減小流動單元減小, ,流動阻力下降流動阻力下降, ,粘度下降粘度下降溫度升高，熔

33、體粘度降低。在高聚物加工中，溫度是粘度調溫度升高，熔體粘度降低。在高聚物加工中，溫度是粘度調節(jié)的首要手段。節(jié)的首要手段。ArrheniusArrhenius Equation Equation 阿累尼烏斯方程阿累尼烏斯方程/ERTaAe E E - - 粘流活粘流活化能化能 viscous flow energy，是鏈段運動時是鏈段運動時克服分子間的作用力所需的能量?？朔肿娱g的作用力所需的能量。當當T T TTg g+100+100，或在粘流溫度以上時，粘度與溫度關系：，或在粘流溫度以上時，粘度與溫度關系：7.2.4.8 溫度的影響溫度的影響對于溫敏材料，要調節(jié)表觀粘度，提高溫度是有效的，例

34、如對于溫敏材料，要調節(jié)表觀粘度，提高溫度是有效的，例如PC、PMMA 、PAN、PS等，溫度升高等，溫度升高50則粘度下降一個則粘度下降一個數(shù)量級。數(shù)量級。對于柔性分子對于柔性分子:PE，PP，POM 等，由于活化能小，僅靠升高等，由于活化能小，僅靠升高溫度來改善流動性是不可能的。僅僅靠改變溫度來增加其流動溫度來改善流動性是不可能的。僅僅靠改變溫度來增加其流動性顯然難以奏效，反而一味升溫會引起降解，降低質量。因此性顯然難以奏效，反而一味升溫會引起降解，降低質量。因此主要采取注射時加大柱塞壓力或螺桿轉速來增加剪切力，以減主要采取注射時加大柱塞壓力或螺桿轉速來增加剪切力，以減小粘度，增加流動性。原

35、因：鏈柔順，易取向小粘度，增加流動性。原因：鏈柔順，易取向-切敏材料切敏材料一般分子鏈越剛性，或分子間力越一般分子鏈越剛性，或分子間力越大，或側基空間位阻大，則流動活大，或側基空間位阻大，則流動活化能化能 E E 高（圖中直線的斜率大）。高（圖中直線的斜率大）。 E E 越高，粘度的溫度敏感性越大越高，粘度的溫度敏感性越大-溫敏材料溫敏材料)(6 .51)(44.17)()(logTgTTgTTgT對于大多數(shù)非晶高聚物對于大多數(shù)非晶高聚物 (Tg)=1012PaS當溫度降到粘流溫度以下時，上式的線性關系不再存在，當溫度降到粘流溫度以下時，上式的線性關系不再存在，WLFWLF方程很好描述了在方程

36、很好描述了在T Tg g以上以上100100范圍內粘度與溫度的關系范圍內粘度與溫度的關系可以計算出在可以計算出在TgT Tg+100的粘度的粘度各種高聚物熔體的剪切粘度隨剪切速率的變化情況并不相同各種高聚物熔體的剪切粘度隨剪切速率的變化情況并不相同在在 第一、第一、 二牛頓區(qū)，熔體的粘度不隨剪切速率變化。在假塑二牛頓區(qū)，熔體的粘度不隨剪切速率變化。在假塑性區(qū)，熔體的粘度隨剪切速率增加而減小性區(qū)，熔體的粘度隨剪切速率增加而減小7.2.4.9切變速率和切應力的影響切變速率和切應力的影響柔性鏈的聚氯醚和聚乙烯的表觀粘度柔性鏈的聚氯醚和聚乙烯的表觀粘度隨剪切速率的增加而明顯下降，隨剪切速率的增加而明顯

37、下降，而剛而剛性鏈的聚碳酸酯等則下降不多。性鏈的聚碳酸酯等則下降不多。這是這是因為柔性容易通過鏈段運動而取向，因為柔性容易通過鏈段運動而取向，而剛性高分子鏈段較長，取向所遇到而剛性高分子鏈段較長，取向所遇到的內摩擦阻力較大，因此在流動過程的內摩擦阻力較大，因此在流動過程中取向作用小，隨剪切速率的變化，中取向作用小，隨剪切速率的變化，粘度變化也小。（粘度變化也小。（切敏材料）切敏材料）剪切速率剪切速率實際的意義實際的意義:剪切應力：剪切應力：剪切應力對高聚物熔體粘度的影響與剪切速率相剪切應力對高聚物熔體粘度的影響與剪切速率相似，影響程度也因高分子鏈柔順性不同而異。似，影響程度也因高分子鏈柔順性不

38、同而異。 柔性鏈高分子柔性鏈高分子（聚乙烯、聚甲醛等）比剛性分子（聚乙烯、聚甲醛等）比剛性分子（PC、PMMA等）表現(xiàn)出等）表現(xiàn)出更大的敏感性。（更大的敏感性。（切敏材料切敏材料）對于對于剛性鏈剛性鏈不能盲目的通過增加柱塞壓力與螺桿轉速來增加不能盲目的通過增加柱塞壓力與螺桿轉速來增加流動性，而是流動性，而是提高提高料筒的料筒的溫度溫度（溫敏材料溫敏材料） 對對于于柔性鏈柔性鏈不能通過提高溫度，應是不能通過提高溫度，應是提高提高柱塞柱塞壓力壓力與螺桿轉速與螺桿轉速增加聚合物的流動性。（增加聚合物的流動性。（切敏材料切敏材料）7.2.4.10壓力的影響壓力的影響熔體受到的靜熔體受到的靜壓力增大壓力

39、增大，導致體積收縮，自由體積減少，分，導致體積收縮，自由體積減少，分子間作用力增大，流體黏度子間作用力增大，流體黏度提高提高。7.3 7.3 高聚物熔體的彈性效應高聚物熔體的彈性效應高分子粘流過程中有高分子粘流過程中有粘性形變粘性形變，整條大分子鏈質心移動產(chǎn)生，整條大分子鏈質心移動產(chǎn)生的，除去外力不能回復的，除去外力不能回復-（不可逆形變）。（不可逆形變）。還有還有高彈形變高彈形變，在外力作用下，高分子鏈不可避免要順外力，在外力作用下，高分子鏈不可避免要順外力的方向有所伸展，即同時伴隨著一定的高彈形變，外力消失的方向有所伸展，即同時伴隨著一定的高彈形變，外力消失后，鏈要重新蜷曲起來，形變要恢復

40、一部分后，鏈要重新蜷曲起來，形變要恢復一部分-（可逆形變）（可逆形變）高彈形變的回復過程也是一個松弛過程，鏈的柔順性高彈形變的回復過程也是一個松弛過程，鏈的柔順性 好，則好，則回復快；溫度越高，則回復越快；回復快；溫度越高，則回復越快；彈性效應的主要表現(xiàn)：韋森堡效應（包軸現(xiàn)象）、擠出脹大、彈性效應的主要表現(xiàn)：韋森堡效應（包軸現(xiàn)象）、擠出脹大、不穩(wěn)定流動不穩(wěn)定流動如產(chǎn)品的厚薄部分；如產(chǎn)品的厚薄部分；薄部分薄部分， 散熱快，冷卻快，鏈段運動散熱快，冷卻快，鏈段運動很快凍結，高彈形變恢復的少。很快凍結，高彈形變恢復的少。厚厚部分部分，散熱慢，冷卻慢，散熱慢，冷卻慢，鏈段有充分的時間進行調整，高彈形變

41、恢復的多。鏈段有充分的時間進行調整，高彈形變恢復的多。如擠出成型時如擠出成型時: : 型材的截面實際尺寸要比模口來的型材的截面實際尺寸要比?？趤淼拇?，這種膨脹現(xiàn)象是由高彈形變引起。大，這種膨脹現(xiàn)象是由高彈形變引起。加工過程要考慮彈性效應會對性能有什么影響加工過程要考慮彈性效應會對性能有什么影響所以，制件厚薄兩部分的內在結構很不一致，在它們的交界所以，制件厚薄兩部分的內在結構很不一致，在它們的交界處存在著很大的內應力，易引起制品的變形或開裂；處存在著很大的內應力，易引起制品的變形或開裂；要要對制對制品進行熱處理，消除彈性形變品進行熱處理，消除彈性形變當流體處于穩(wěn)態(tài)剪切流動時，如果從中當流體處于穩(wěn)

42、態(tài)剪切流動時，如果從中切出一個立方小體積元，空間方向切出一個立方小體積元，空間方向1為為流體流動的方向，方向流體流動的方向，方向2與層流平面垂與層流平面垂直，方向直，方向3垂直于方向垂直于方向1和方向和方向2。除了。除了作用在流動方向上的剪切應力，還受到作用在流動方向上的剪切應力，還受到相互垂直的三個相互垂直的三個法向應力法向應力 、 、 對于小分子液體對于小分子液體(純粘性液體純粘性液體)，三個分量相等，即，三個分量相等，即 P，它們的第一法向應力差它們的第一法向應力差N1 - 0，第二法，第二法向應力差向應力差N2 - 07.3.1剪切流動的法向應力效應剪切流動的法向應力效應高聚物熔體發(fā)生

43、可逆的彈性形變，內部存在高聚物熔體發(fā)生可逆的彈性形變，內部存在法向應力差法向應力差聚合物熔體在作切流動時則同時伴聚合物熔體在作切流動時則同時伴有彈性形變，因此有彈性形變，因此 ，則，則N1 - ，N2 - 很小，并為負很小，并為負值。值。 和和 分別為第一和第二法向分別為第一和第二法向應力系數(shù)。應力系數(shù)。聚合物熔體的聚合物熔體的N1為正值，說明大分子鏈的取向引起的拉伸力與為正值，說明大分子鏈的取向引起的拉伸力與流線平行。流線平行。N1值較大，且都隨切變速率的增加而增加，當切變值較大，且都隨切變速率的增加而增加，當切變速率很大時，速率很大時，N1可超過切應力可超過切應力 2。N2值較小，且為負值

44、，其值較小，且為負值，其絕對值一般為絕對值一般為N1的的0.1-0.3倍，隨切變速率的增加而下降。倍，隨切變速率的增加而下降。法向應力差反映彈性形變的程度，熔體表觀黏度隨法向應力差反映彈性形變的程度，熔體表觀黏度隨第一法向應第一法向應力差的增大而下降。力差的增大而下降。小分子流體小分子流體聚合物流體聚合物流體韋森堡效應，包軸現(xiàn)象，爬桿效應韋森堡效應，包軸現(xiàn)象，爬桿效應高聚物熔體或濃溶液在各種旋轉粘高聚物熔體或濃溶液在各種旋轉粘度計中或在容器中進行攪拌時，受度計中或在容器中進行攪拌時，受到旋轉剪切作用，流體會沿筒壁或到旋轉剪切作用，流體會沿筒壁或軸上升，發(fā)生包軸或爬竿現(xiàn)象。低軸上升，發(fā)生包軸或爬

45、竿現(xiàn)象。低分子液體受到離心力的作用，中間分子液體受到離心力的作用，中間部位液面下降，器壁處液面上升；部位液面下降，器壁處液面上升；包軸現(xiàn)象是高彈性引起的。靠近轉軸表面的流體的線速度較高，包軸現(xiàn)象是高彈性引起的?？拷D軸表面的流體的線速度較高，易取向，取向度高。分子鏈被拉伸纏繞在軸上。取向了的分子易取向，取向度高。分子鏈被拉伸纏繞在軸上。取向了的分子有自發(fā)恢復到卷曲構象的傾向，但此彈性回復受到轉軸的限制，有自發(fā)恢復到卷曲構象的傾向，但此彈性回復受到轉軸的限制，使這部分彈性能表現(xiàn)為一種包軸的內裹力，產(chǎn)生法向應力差，使這部分彈性能表現(xiàn)為一種包軸的內裹力，產(chǎn)生法向應力差，把熔體分子沿軸向上擠（向下擠看

46、不到），形成包軸層把熔體分子沿軸向上擠（向下擠看不到），形成包軸層7.3.2 擠出物脹大擠出物脹大當高聚物熔體從小孔、毛細管或狹縫中擠出時，擠出物的直當高聚物熔體從小孔、毛細管或狹縫中擠出時，擠出物的直徑或厚度會明顯大于?？诘某叽?，也稱巴拉斯效應，又稱為徑或厚度會明顯大于?？诘某叽纾卜Q巴拉斯效應，又稱為彈性記憶效應。這是由于聚合物被擠出?？诤笸饬ο?，聚彈性記憶效應。這是由于聚合物被擠出?？诤笸饬ο?，聚合物在流動過程中發(fā)生的高彈形變回縮引起的合物在流動過程中發(fā)生的高彈形變回縮引起的表征方法：表征方法：脹大比脹大比B，為擠，為擠出物直徑的最大值出物直徑的最大值Dmax與口模與口模直徑直徑Do

47、之比之比入口效應（拉伸流動）入口效應（拉伸流動）：熔體從較大儲器到較小?？跁r流：熔體從較大儲器到較小?？跁r流速提高，壓降突然增大，產(chǎn)生沿流動方向的縱向速度梯度，速提高，壓降突然增大，產(chǎn)生沿流動方向的縱向速度梯度，在縱向速度梯度拉伸下，分子鏈沿流動方向伸展開，產(chǎn)生在縱向速度梯度拉伸下，分子鏈沿流動方向伸展開，產(chǎn)生拉拉伸高彈形變伸高彈形變擠出物脹大產(chǎn)生原因擠出物脹大產(chǎn)生原因若流體在口模中停留時間足若流體在口模中停留時間足夠長，在入口區(qū)由于拉伸流夠長，在入口區(qū)由于拉伸流動產(chǎn)生的高彈形變會全部松動產(chǎn)生的高彈形變會全部松弛掉，否則，來不及完全松弛掉，否則，來不及完全松弛的形變被帶出口模再松弛弛的形變被帶

48、出口模再松弛膨大膨大 ?？變鹊募羟辛鲃樱耗？變鹊募羟辛鲃樱毫黧w在模孔內流動，受到剪切應力流體在模孔內流動，受到剪切應力和法向應力影響，高分子構象發(fā)生變化，分子從未受剪切時和法向應力影響，高分子構象發(fā)生變化，分子從未受剪切時的自由卷曲狀態(tài)變?yōu)檠丶羟蟹较蛏煺归_狀態(tài)的同時儲存了高的自由卷曲狀態(tài)變?yōu)檠丶羟蟹较蛏煺归_狀態(tài)的同時儲存了高彈形變，被帶出口模后松弛，表現(xiàn)為彈形變，被帶出口模后松弛，表現(xiàn)為 Braus效應。效應。模孔的?？椎拈L徑比長徑比L/R很小很小時，前時，前者是主要的，即者是主要的，即脹大主要是脹大主要是由拉伸流動由拉伸流動引起引起長徑比長徑比L/R增至大于增至大于16時，拉時，拉伸流動引起

49、的變形在?？變壬炝鲃右鸬淖冃卧谀？變纫讶克沙诘?，已全部松弛掉，脹大主要是脹大主要是由剪切流動引起由剪切流動引起溫度升高，溫度升高，B下降：下降：加快了松弛，有利于熔體彈性的回復加快了松弛，有利于熔體彈性的回復擠出脹大影響因素擠出脹大影響因素剪切速率提高，剪切速率提高，B增加增加：增大了彈性形變：增大了彈性形變?？陂L徑比增加，?？陂L徑比增加，B下降：下降：松弛時間延長，有利于熔體彈松弛時間延長，有利于熔體彈性的回復，特別是拉伸彈性部分性的回復，特別是拉伸彈性部分分子量增大和長鏈支化，分子量增大和長鏈支化，B增大：增大：粘度增大，彈性形變松粘度增大，彈性形變松弛慢，加大了熔體的彈性效應弛慢，加

50、大了熔體的彈性效應在加工中，必須注意擠出脹大現(xiàn)象，?？跒榫匦螘r，可能得在加工中，必須注意擠出脹大現(xiàn)象，?？跒榫匦螘r，可能得到接近圓形的制品。到接近圓形的制品。并絲現(xiàn)象并絲現(xiàn)象。在熔融紡絲時，出口膨脹必須注意，對于噴絲板。在熔融紡絲時，出口膨脹必須注意，對于噴絲板上相鄰兩孔間的距離就必須預計到出口膨脹的強度和剪切速上相鄰兩孔間的距離就必須預計到出口膨脹的強度和剪切速率對膨脹的影響，否則就可能產(chǎn)生噴頭并絲現(xiàn)象。另一方面，率對膨脹的影響，否則就可能產(chǎn)生噴頭并絲現(xiàn)象。另一方面，由于出口膨脹部分截面面積大，單位面積受力小，形變速度由于出口膨脹部分截面面積大，單位面積受力小，形變速度低，并且它的高彈形變已

51、基本恢復，拉伸粘度較低，因而形低，并且它的高彈形變已基本恢復，拉伸粘度較低，因而形變容易在這一處發(fā)生。我們就可趁其在冷卻固化之前進行拉變容易在這一處發(fā)生。我們就可趁其在冷卻固化之前進行拉伸比較方便，使整個成纖過程得以順利進行。伸比較方便，使整個成纖過程得以順利進行。實際的意義實際的意義:鯊魚皮形鯊魚皮形波浪形波浪形竹節(jié)形竹節(jié)形螺旋形螺旋形不規(guī)則破裂不規(guī)則破裂當剪切速率不大時，高聚物熔體擠當剪切速率不大時，高聚物熔體擠出物的表面光潔。當剪切速率超過出物的表面光潔。當剪切速率超過某一臨界值時，隨著剪切速率的進某一臨界值時，隨著剪切速率的進一步增大，熔體會出現(xiàn)不穩(wěn)定流動。一步增大，熔體會出現(xiàn)不穩(wěn)定流

52、動。擠出物的外觀依次出現(xiàn)表面粗糙擠出物的外觀依次出現(xiàn)表面粗糙（沙魚皮狀、橘子皮狀）、尺寸周（沙魚皮狀、橘子皮狀）、尺寸周期性起伏（波紋、竹節(jié)、螺旋）直期性起伏（波紋、竹節(jié)、螺旋）直至破裂成碎塊等種種畸變現(xiàn)象。不至破裂成碎塊等種種畸變現(xiàn)象。不穩(wěn)定流動與高彈形變有關，所以又穩(wěn)定流動與高彈形變有關，所以又叫彈性湍流。叫彈性湍流。7.3.3 7.3.3 不穩(wěn)定流動與熔體破裂現(xiàn)象不穩(wěn)定流動與熔體破裂現(xiàn)象小分子液體的小分子液體的湍流：湍流：當雷諾準數(shù)當雷諾準數(shù)Re(=dw/u 其中，其中，d為管子為管子直徑，直徑，w為流速，為流速，為流體密度，為流體密度，u為流體的粘度為流體的粘度)大于大于4000時，流

53、體的流動類型就屬于湍流。時，流體的流動類型就屬于湍流。 流體在圓管內湍流流動流體在圓管內湍流流動時，流體質點作不規(guī)則地運動而互相碰撞，流體質點劇烈時，流體質點作不規(guī)則地運動而互相碰撞，流體質點劇烈地擾動而產(chǎn)生旋渦，只有靠近管壁處還保留一層滯流狀態(tài)。地擾動而產(chǎn)生旋渦，只有靠近管壁處還保留一層滯流狀態(tài)。其本質是液體流動的動能其本質是液體流動的動能達到或超過克服粘滯阻力的流動達到或超過克服粘滯阻力的流動能量能量高彈湍流：高彈湍流：與小分子液體類似，但是因彈性形變儲能引起與小分子液體類似，但是因彈性形變儲能引起的湍流。高分子熔體，粘度高。粘滯阻力大，在較高的剪的湍流。高分子熔體，粘度高。粘滯阻力大，在

54、較高的剪切速率下，彈性形變增大，當彈性變形的儲能達到或超過切速率下，彈性形變增大，當彈性變形的儲能達到或超過克服粘滯阻力的流動能量時，導致不穩(wěn)定流動的發(fā)生。克服粘滯阻力的流動能量時，導致不穩(wěn)定流動的發(fā)生。不穩(wěn)定流動不穩(wěn)定流動的原因的原因（1）剪切造成的管壁的滑移：）剪切造成的管壁的滑移：模壁處的切變速率最大，而模壁處的切變速率最大，而模壁處的黏度最低（模壁處的黏度最低（切變速率最大，表觀黏度最低切變速率最大，表觀黏度最低伴伴隨流動出現(xiàn)的分級效應，分子量低的部分較多地集中于隨流動出現(xiàn)的分級效應，分子量低的部分較多地集中于模模壁處，模壁處的黏度也低），黏度低，意味著熔體與模壁壁處，模壁處的黏度也低

55、），黏度低，意味著熔體與模壁之間的摩擦力也低。之間的摩擦力也低。當剪切速率增高到一定程度，熔當剪切速率增高到一定程度，熔體貯能大大增加，當能量累積到體貯能大大增加，當能量累積到超過熔體與模壁之間的摩擦力所超過熔體與模壁之間的摩擦力所能承受的極限時，將造成熔體沿能承受的極限時，將造成熔體沿模壁滑移，熔體突然增速，彈性模壁滑移，熔體突然增速，彈性形變發(fā)生回復，釋放出能量形變發(fā)生回復，釋放出能量釋能后的熔體再次與模壁粘著，從而再集中能量，再發(fā)生滑移釋能后的熔體再次與模壁粘著，從而再集中能量，再發(fā)生滑移（2）拉伸應力造成熔體破裂：）拉伸應力造成熔體破裂：口模死口模死角處存在環(huán)流或渦流，當剪切速率較低角

56、處存在環(huán)流或渦流，當剪切速率較低時，流動是穩(wěn)定的，死角處的渦流也是時，流動是穩(wěn)定的，死角處的渦流也是穩(wěn)定的，對擠出物不產(chǎn)生影響穩(wěn)定的，對擠出物不產(chǎn)生影響當剪切速率增大后，入口區(qū)出現(xiàn)強烈的拉伸流，其造成的拉當剪切速率增大后，入口區(qū)出現(xiàn)強烈的拉伸流，其造成的拉伸形變超過熔體所能承受的彈性形變極限，使主流道內的流伸形變超過熔體所能承受的彈性形變極限，使主流道內的流線斷裂，使死角區(qū)的環(huán)流或渦流乘機進入主流道而混入口模。線斷裂，使死角區(qū)的環(huán)流或渦流乘機進入主流道而混入口模。主流線斷裂后，應力局部下降，又會恢復穩(wěn)定流動，然后再主流線斷裂后，應力局部下降，又會恢復穩(wěn)定流動，然后再一次集中彈性形變能，再一次流

57、線斷裂。一次集中彈性形變能，再一次流線斷裂。這樣交替輪換，主這樣交替輪換，主流道和環(huán)流區(qū)的流體將輪番進入口模。這是兩種形變歷史和流道和環(huán)流區(qū)的流體將輪番進入口模。這是兩種形變歷史和攜帶能量完全不同的流體，可以預見，它們擠出時的彈性松攜帶能量完全不同的流體，可以預見，它們擠出時的彈性松弛行為也完全不同，由此造成口模出口處擠出物的無規(guī)畸變。弛行為也完全不同，由此造成口模出口處擠出物的無規(guī)畸變。 對于對于支化高聚物支化高聚物如如LDPE等熔體，?？兹氲热垠w，模孔入口處的流線呈典型的口處的流線呈典型的喇叭型收縮喇叭型收縮，為酒杯，為酒杯形。擠出物形。擠出物畸變的原因畸變的原因是酒杯形收縮的流是酒杯形收

58、縮的流線增加了熔體的線增加了熔體的拉伸拉伸應力，造成熔體破裂，應力，造成熔體破裂，最終形成畸變最終形成畸變-入口效應入口效應?；兂潭入S?；兂潭入S?？组L度增加而減小孔長度增加而減小，因為?？籽娱L，破裂，因為?？籽娱L，破裂的熔體在?？變瓤赡芡耆虿糠钟系娜垠w在模孔內可能完全或部分愈合對于對于線形高聚物線形高聚物如如HDPE和等規(guī)聚丙烯等和等規(guī)聚丙烯等熔體，?？兹肟谔幍牧骶€掃過整個入口前熔體，?？兹肟谔幍牧骶€掃過整個入口前的空間，口模入口區(qū)的空間，口模入口區(qū)不存在死角環(huán)流不存在死角環(huán)流。擠擠出物畸變主要是由管壁滑移造成出物畸變主要是由管壁滑移造成的。的。畸變畸變程度隨?？组L度增加而增大程度隨?？组L度增加而增大-出口效應出口效應出現(xiàn)高彈湍流的臨界條件出現(xiàn)高彈湍流的臨界條件 （1）“彈性雷諾數(shù)彈性雷諾數(shù)”-韋森堡韋森堡值值“彈性雷諾數(shù)彈性雷諾數(shù)”Nw又稱韋森堡值，該參數(shù)將熔體破裂的條件又稱韋森堡值，該參數(shù)將熔體破裂的條件與分子本身的松弛時間與分子本身的松弛時間和外界剪切速和外界剪切速 率關聯(lián)起來，即率關聯(lián)起來