廣工流變學(xué)知識(shí)點(diǎn)整理

1、名詞解釋非牛頓流體：流體流動(dòng)時(shí)，剪切粘度與剪切速率的關(guān)系不是線性關(guān)系（或不滿足牛頓電腦功率）的流體。假塑性流體：高聚物熔體流動(dòng)時(shí)，剪切粘度隨剪切速率增加而降低的流體脹塑性流體：剪切粘度隨剪切速率增加而增大的流體。賓漢流體:流體所受的剪切應(yīng)力超過臨界剪切應(yīng)力后,才能變形流動(dòng)的流體表現(xiàn)剪切粘度：流動(dòng)曲線上某一點(diǎn)與的比值，即熔融指數(shù)：在一定的溫度和負(fù)荷下，聚合物熔體每10min通過規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)口模的質(zhì)量，單位g/10min韋森堡效應(yīng)：桿在聚合物熔體中旋轉(zhuǎn)時(shí)，熔體沿桿上爬的現(xiàn)象擠出脹大：高分子熔體從口模擠出時(shí)，擠出物的直徑比毛細(xì)管口模直徑大的現(xiàn)象不穩(wěn)定流動(dòng)和熔體破裂：高分子熔體從口模擠出時(shí)，超過某一臨界

2、剪切速率，分別出現(xiàn)波浪形、鯊魚皮形、竹節(jié)形、螺旋形畸變，最后導(dǎo)致無(wú)規(guī)則的擠出物斷裂。冷凍皮層：熔體進(jìn)入冷模后，貼近模壁的熔體很快凝固，速度銳減，形成冷凍皮層可恢復(fù)變形：先對(duì)流變儀中的液體施以一定的外力，使其形變，然后在一定時(shí)間內(nèi)維持該形變保持恒定，而后撤去外力，使形變自然恢復(fù)，有一部分形變得到恢復(fù)第2光滑擠出區(qū)：在剪切速率繼續(xù)增大時(shí)，熔體在模壁附近會(huì)出現(xiàn)凝固層：熔體進(jìn)入冷模后，貼近模壁的熔體很快凝固，速度銳減，形成凝固層。松弛時(shí)間：指物體受力變形，外力解除后材料恢復(fù)正常狀態(tài)所需的時(shí)間。螺桿特性曲線：其中, p為沿螺桿軸向全長(zhǎng)總壓力降. 為正流系數(shù), 為反流系數(shù), 為漏流系數(shù). 為與螺桿幾何尺寸

3、有關(guān)的量,由Q對(duì)p作圖可得到螺桿的擠出特性曲線. 入口校正：在毛細(xì)管入口處的壓力降并不反映真實(shí)的壓力降。如沒有入口效應(yīng)，實(shí)際作用于長(zhǎng)L管的切應(yīng)力比有入口效應(yīng)的要小，所以要扣除這部分入口效應(yīng)引起的壓力降，這過程稱為入口校正潤(rùn)滑平衡：第一法向應(yīng)力差：沿流動(dòng)方向的應(yīng)力與垂直于流向的應(yīng)力之差第二法向應(yīng)力差：本構(gòu)方程：是一類聯(lián)系應(yīng)力分量和形變分量或形變速率分量之間的關(guān)系方程平衡轉(zhuǎn)矩：膠料泥煉時(shí)，轉(zhuǎn)矩隨物料的不斷均化最終達(dá)到的平衡值。Deborah數(shù)時(shí)間尺度：松弛時(shí)間與實(shí)驗(yàn)觀察時(shí)間之比Weissenberg數(shù)應(yīng)力比尺度：第1法向應(yīng)力與剪切應(yīng)力之比。Ws越小，彈性不明顯。巴拉斯效應(yīng)：指高分子熔體被強(qiáng)迫擠出口

4、模時(shí)，擠出物尺寸大于口模尺寸，截面形狀也發(fā)生變化的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱擠出脹大現(xiàn)象，也稱彈性記憶效應(yīng)，巴拉斯效應(yīng)。駐點(diǎn)：物料流速分布中,中心處的速度=0,稱駐點(diǎn).冪律方程: 剪切應(yīng)力與剪切速率的某次方成正比 擠出口模膨脹比： B=擠出物直徑/口模直徑，要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定擠出,應(yīng)適當(dāng)?shù)販p少螺槽深度h和減少機(jī)筒與螺桿突棱的間隙，適當(dāng)加螺桿長(zhǎng)度，適當(dāng)降低擠出溫度,有助于穩(wěn)定擠出.，提高熔體溫度和提高模具溫度，選擇凝固溫度低的物料和熱擴(kuò)散系數(shù)小的物料，粘度降低，更有利于注射。 1、什么叫流動(dòng)曲線流動(dòng)曲線：剪切應(yīng)力與剪切速度的關(guān)系曲線流動(dòng)曲線分類，每類流體的流動(dòng)曲線特點(diǎn)及各舉兩三個(gè)例子牛頓流體：PC、偏二氯乙烯氯乙

5、烯共聚物，水，乙醇，氣體非牛頓流體：塑性流體 ：填充高分子體系，如炭黑填充聚異丁烯，CaCO3填充PE、PP等，潤(rùn)滑油，牙膏 假塑性流體：聚乙烯，聚丙烯；大多數(shù)聚合物熔體和濃溶液 膨脹性流體：聚乙烯糊從分子鏈結(jié)構(gòu)、加工工藝、配方等方面探討影響聚合物粘度的因素一 、實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)工藝條件（溫度T，壓力P，剪切速率，剪切應(yīng)力等）；A 溫度對(duì)粘度的影響 粘度隨T 而降低，溫度升高，分子活動(dòng)性增強(qiáng)，分子間距離增大，分子間摩擦力減小，流動(dòng)阻力減小，粘度降低B 壓力對(duì)粘度的影響 壓力的增加,相當(dāng)于溫度的降低,C 切變速度和切應(yīng)力（大部分是剪切速率增加，粘度降低）剪切粘度對(duì)切變速率和切應(yīng)力的依賴性2、粘度對(duì)切變

6、速率依賴性與生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系 在煉膠，壓延，擠出時(shí)，膠料流動(dòng)速度快，切變速率，切應(yīng)力較大，高，粘度低，流動(dòng)性好，生產(chǎn)快，而當(dāng)流動(dòng)停止時(shí)，粘度變得很大，有良好的挺性，半成品停放時(shí)不易變形，不會(huì)發(fā)粘，有利于提高質(zhì)量。 粘度降低，使熔體易于加工，在填充模具時(shí)易流過窄小的流道，而且使得注射機(jī)，擠出機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需能量減小。3、影響流變性的因素 i 分子量 如右圖，開始出現(xiàn)非牛頓性流動(dòng)的值，即從水平線轉(zhuǎn)變?yōu)榍€的轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)的值，隨著分子量的增大向低值方向移動(dòng)，即分子量越大，出現(xiàn)非牛頓型流動(dòng)的值越低，流變性越強(qiáng)：M1M2M3, 123 原因，分子量大，纏結(jié)點(diǎn)多，有些易解脫，所以粘度容易下降。ii 分子量分布和支

7、化 分子量相同，但分布寬窄不同的聚合物，其流變性不同，如右圖，當(dāng)較小時(shí)，分子量分布寬的熔體粘度較高，當(dāng)增大時(shí)，分布寬的高聚物首先開始出現(xiàn)粘度下降，出現(xiàn)非牛頓型流動(dòng)的值比分布窄的要低，即1crit后入口出處出現(xiàn)強(qiáng)烈的拉伸流動(dòng)，其造成的拉伸變形超過熔體所能承受的彈性形變極限，強(qiáng)烈的應(yīng)力集中使主流道內(nèi)的流線斷裂，使死角區(qū)的環(huán)流或渦流乘機(jī)混進(jìn)口模。當(dāng)主流線斷裂后，應(yīng)力集中減少，又會(huì)恢復(fù)穩(wěn)定流動(dòng)，然后再一次集中彈性形變能，再一次流線斷裂，這樣導(dǎo)致了口模出口處擠出物的無(wú)規(guī)畸變。HDPE高剪切速率時(shí)，熔體流過口模壁，在壁上滑移擠出正常，當(dāng)剪切速率增加過大時(shí)，由于內(nèi)壁應(yīng)力突出，使流線斷裂，又因?yàn)閼?yīng)力集中使出口

8、儲(chǔ)能大大增加，當(dāng)能力積累到超過熔體與模壁之間摩擦力所能承受的極限值時(shí)，將使熔體滑移增速，增速的熔體與模壁粘著，從而集中力量，再發(fā)生滑移，這樣周而復(fù)始，使擠出物有規(guī)畸變。減輕熔體破裂現(xiàn)象的措施（1）適當(dāng)降低分子量，加寬分子量分布；（2）適當(dāng)升高擠出溫度，但應(yīng)防止交聯(lián)、降解。某些情況下如順丁橡膠可利用低溫光滑區(qū)擠出；（3）適當(dāng)降低擠出速度，某些情況下，可利用高速的第二光滑區(qū)； （4）用喇叭型的口型，可提高rcrit，可消除死角；（5）加入填充補(bǔ)強(qiáng)劑和增塑劑。 7. 拉伸流動(dòng)與剪切流動(dòng)的比較在拉伸流場(chǎng)中，一方面由于分子纏結(jié)破壞而使粘度降低，另一方面鏈的拉直和沿拉伸軸取向，使拉伸阻力，粘度增大，于是，

9、拉伸粘度隨之變化，取決于上述哪一種效應(yīng)的優(yōu)勢(shì)。 同樣，在拉伸過程中由于熔體中有局部弱點(diǎn)，形變趨于均勻，又由于應(yīng)變硬化，因而拉隨之增大而增大，此類材料如：LDPE，PS，聚異丁烯。 B類的 拉與 無(wú)關(guān)，如PMMA，ABS，PA，POM，聚酯 ； C類因局部弱點(diǎn)在拉伸過程中引起熔體的局部破裂， 拉隨之增大而下降，如HDPE、PP等。 毛細(xì)管流變儀測(cè)量原理，為什么毛細(xì)管流變儀要進(jìn)行入口校正及方法，什么時(shí)候不可以進(jìn)行校正原因：a在上面的推導(dǎo)中假設(shè)毛細(xì)管長(zhǎng)度L是無(wú)限長(zhǎng)的，事實(shí)上是有限長(zhǎng)的，流體在流過入口處時(shí)，速度因從大口到小口而漸增，流線收斂，所以物料從料筒經(jīng)入口被擠入毛細(xì)管時(shí)，引起不同流速層之間粘性的

10、摩擦能量耗散； 另一方面，流體從大口流入小口時(shí)，在流動(dòng)方向上產(chǎn)生速度梯度，引起彈性形變，也要消耗能量。 這兩項(xiàng)能量的損失，使得在毛細(xì)管入口處的壓力降并不反映真實(shí)的壓力降。如沒有入口效應(yīng)，實(shí)際作用于長(zhǎng)L管的切應(yīng)力比有入口效應(yīng)的要小，所以要扣除這部分入口效應(yīng)引起的壓力降。b方法：Bagley修正 c當(dāng)毛細(xì)管長(zhǎng)徑比很大時(shí)即一般要求大于40%），可以不進(jìn)行校正2轉(zhuǎn)矩流變儀圖中為加料峰，此時(shí)物料較冷，自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子受到來(lái)自固體粒子或粉末的阻力，轉(zhuǎn)矩急劇上升，當(dāng)此阻力被克服后，轉(zhuǎn)矩開始下降并在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)態(tài)。表面開始熔融并發(fā)生聚集時(shí)，轉(zhuǎn)矩再次升高，達(dá)到塑化峰，與對(duì)應(yīng)的時(shí)間為塑化時(shí)間tp，p為最大塑化

11、轉(zhuǎn)矩。在熱的作用下，粒子內(nèi)核慢慢熔融，轉(zhuǎn)矩隨之下降，當(dāng)粒子完全熔融后，物料成為易于流 的宏觀連續(xù)的流體，轉(zhuǎn)矩再次達(dá)到穩(wěn)態(tài)，扭矩趨于平衡b。經(jīng)過一段時(shí)間后，在熱和力的作用下，隨著交聯(lián)或降解的發(fā)生，轉(zhuǎn)矩會(huì)有大幅度的升高或降低。td為分解時(shí)間。 實(shí)際加工過程中，第一次轉(zhuǎn)矩最大值對(duì)應(yīng)的時(shí)間非常短，很少能觀察到。第二次達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需的時(shí)間通常為3-15min。開煉機(jī)壓力極大值，極小值，輥距最小值處速度分布?jí)毫O大值：壓力極小值：速度分布：兩個(gè)特殊點(diǎn):x=,vx=v,即壓力極大值處和物料脫輥處,物料流速等于輥筒表面線速度,且速度沿y方向均等分布,保證壓出料片速度均勻平穩(wěn)壓出.在- x ,前方壓力小,后部壓力大,壓差作用向前,形成正壓力流,各層速度大于輥筒表面線速度.在x- ,前方壓力大,后部壓力小,形成反壓力流,各層流速小于輥筒表面線速度.在x*處,物料流速分布中,中心處的速度=0,稱駐點(diǎn).在xK2K1螺桿計(jì)量段工作曲線為一組平行直線，轉(zhuǎn)速N為參數(shù)，其中N3N2N1注射機(jī)凍結(jié)分子取向是什么？產(chǎn)生機(jī)理？影響因素？因分子取向被凍結(jié)而產(chǎn)生的應(yīng)力，稱凍結(jié)分子取向。產(chǎn)生機(jī)理：進(jìn)入模腔的物料一般處于高溫低剪切狀態(tài)，但當(dāng)物料接觸