熔体破裂现象.ppt
《熔体破裂现象.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《熔体破裂现象.ppt(21页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、熔体破裂现象,主讲: 何荟文,熔体破裂现象,高聚物熔体在挤出过程中,当剪切速率或剪切应力超过某一临界值时挤出物的外观由光滑而变得粗糙、呈竹节状,甚至碎块状,这就是熔体破裂现象。,导致熔体破裂的原因至今仍不完全清楚,说法也很多。但是比较有影响力的有以下这些:,破裂机理:Cogswill认为,在口模出口处,由于边界条件产生由粘附向滑移的突变,使熔体表面层的速度由0 开始加速直到达到与挤出物相同的平均速度。熔体的加速产生拉伸流动,由拉伸流动引起的拉伸应力如果高于熔体本身可以承受的最高拉伸强度,就会引起熔体破裂, 裂纹垂直于流动方向。 Legrand认为,在挤出成型时,外层的熔体粘附在口模内壁,内层的
2、熔体随挤出型材一块挤出,当熔体本身强度小于界面粘附作用,就会产生熔体破裂,滑移机理: 1986 年, Ramamurthy通过试验研究认为,对于某些聚合物来说,在高于临界剪切应力挤出时,与口模内壁之间存在部分滑移的现象,提高了熔体分子的内聚,削弱了熔体与口模内壁之间的粘附作用,导致熔体与口模内壁粘接失效是产生熔体破裂的原因。这种机理与Migler 等的研究结果不一致。他们在熔体/ 口模内壁界面之间形成一含氟聚合物的薄层,使口模具有相对低的表面能,这种薄层可以增加界面滑移因而延缓了熔体破裂,而不是引起熔体破裂。 Migler 等又通过可视化研究表明,熔体破裂可以发生在不同的熔体/ 口模边界条件下
3、- 粘附、滑移、交替粘附-滑移。 Joseph认为,聚合物当中的小分子会向模壁进行迁移,在熔体/ 口模界面形成润滑层,润滑层使得熔体与模壁之间产生滑移是产生熔体破裂的原因。,其它机理: Tremblay 认为在挤出口模出口处,气穴产生的真空会引起负压是熔体破裂的产生机理。Tremblay提出一种类似材料破坏过程的微孔-裂纹生长机理的孔穴产生-合并模型。他通过对非弹性流体高压下管内流动的分析,发现在口模出口前存在一个负的静压区,因而在界面和本体产生了许多孔穴;由于本体的内聚力大于模壁上的吸附力,本体内的孔穴将向表面扩散,在此过程中又会有孔穴的合并,最后形成了挤出物表面的鲨鱼皮。他用在线型PDMS
4、熔体的挤出中观察到的表面应力发白现象来说明此机理的可能性,但这种解释还不能解释鲨鱼皮发生的临界条件的存在。,熔体破裂的分类及相应实验现象,熔体破裂是指在挤出速度或压力超过某一临界值时挤出物的变形。它严重影响了制品的物理、光学性能及外观质量,限制了生产效率,因而是工业生产中的重要问题。对发生这一现象的分子机理的探讨,不仅在理论上推动聚合物流变学研究,还会在应用上有助于改善加工过程控制,提高制品质量,降低成本。,熔体破裂的分类及对应的流动曲线,根据挤出物的形态,熔体破裂被分成鲨鱼皮、粘滑破裂和整体(波状)破裂。熔体流动不稳定性可用线型聚乙烯的典型流动曲线来描述,如图1所示。在此剪切应力与剪切速率的
5、双对数坐标流动曲线中,对应分成四个区域:低剪切稳定流动和三种熔体破裂。 挤出物表面变形,即通常所称的“鲨鱼皮”现象。从挤出物表面可观察到低幅、准周期性的小波纹状粗糙表面,变形的幅度大约为挤出物直径的1%。在曲线上可观察到相应的斜率变化。,在更高的挤出速度或压力下,出现粘滑转变(喷射流动),其显著的特征为毛细管内压力的振荡和由光滑与粗糙交替组成的挤出物表面,其破裂形成的肋状物尺寸小于挤出物直径的10%。在控压挤出的流动曲线上能看到在临界应力下剪切速率的突然跃升。 整体破裂,在短的毛细管中挤出物的变形程度可达到挤出物直径相当,出现不规则破碎。在典型的线型聚合物挤出实验中能观察到所有的三种破裂形式,
6、而在其他的聚合物中可能只见到其中的12种形式。三种熔体破裂对应的曲线中区域间存在两个临界应力:1对应于鲨鱼皮的发生,2对应于整体破裂。 另一个用来标志熔体破裂的参数是可恢复性剪切SR, SR=w/G 其中w是毛细管壁的剪切应力;G为特征弹性模量,是零剪切粘度与特征松弛时间的比值,G0/。根据文献报道,所有的熔体破裂均发生在SR为110之间 。,熔体破裂实验现象及影响因素,鲨鱼皮作为一种表面粗糙现象,具有自相似性和准周期性。所谓自相似性是指鲨鱼皮的平均波长与肋状物的平均深度呈线性关系,而其周期与分子链的松弛时间有关。典型的整体破裂肋状物大约为其直径的10%,严重的也有达到直径尺寸,而且基本上杂乱
7、无章。鲨鱼皮与整体破裂的区别不仅能通过其外观直接观察到,而且可以通过某些流变学临界条件和口模内的流动特征来表示。发生整体破裂的临界剪切应力,只取决于聚合物熔体本身,而与口模的直径、长度及其制造材料无关。鲨鱼皮产生的临界条件依赖于口模出口区的形状、口模长度和口模的制造材料或口模壁的处理情况,如涂敷某种高分,子弹性体或在其内壁开几微米内螺纹。鲨鱼皮对应的流动速率要低于整体破裂。没有长支链的聚合物发生整体破裂时,在剪切速率与剪切应力的双对数坐标的流动曲线上有很陡的斜率变化,垂直或几乎是垂直;摩尔质量大约在105或更高的聚合物发生这种流动速率突变的应力大约在3.5105Pa左右。而鲨鱼皮发生时,曲线斜
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 破裂 现象
链接地址:https://www.31doc.com/p-2594819.html