【文章內(nèi)容簡介】 r???正314wwnrrn? ??wawr?? ? 正r? ６ .出口區(qū)的流動行為 ? 在毛細(xì)管流變儀出口區(qū)，粘彈性流體表現(xiàn)出特殊的流動行為，主要表現(xiàn)為擠出脹大現(xiàn)象和出口壓力降不為０． ? 擠出張大現(xiàn)象及影響因素前面已介紹過． ? 出口壓力降不為０，是粘彈性流體在毛細(xì)管出口處仍具有剩余可恢復(fù)彈性能的表現(xiàn)． ? ７ .應(yīng)用 ? （１）聚合物剪切粘度的研究 ? （２）聚合物熔體彈性的研究 ? 通常擠出張大現(xiàn)象是通過在毛細(xì)管出口處，采用直接照相＼激光掃描直接測量得到，但測量誤差較大． ? ＨＤＰＥ在１８０ ℃ ? 不同剪切速率下的Ｂ ? 與Ｌ／Ｄ關(guān)系 ? 可見，當(dāng)Ｌ／Ｄ較小時(shí)，隨Ｌ／Ｄ增大，Ｂ減少，表明毛細(xì)管越長，物料在入口區(qū)形成的彈性形變得到更多的松弛．當(dāng)Ｌ／Ｄ較大，Ｂ幾乎不變，說明入口區(qū)的影響已不明顯，主要來自毛細(xì)管內(nèi)穩(wěn)定剪切流動造成的分子拉伸和取向． ? ＨＤＰＥ從毛細(xì)管 ? Ｌ／Ｄ＝２０中以 ? 不同速度擠出時(shí)的 ? Ｂ與Ｄ r／Ｄ關(guān)系 ? Ｄ r為料筒內(nèi)徑．當(dāng)Ｄ r／Ｄ較小，Ｂ隨Ｄ r／Ｄ增大而增大，當(dāng)Ｄ r／Ｄ較大時(shí)，Ｂ變化不明顯．當(dāng)料筒直徑較小時(shí)，物料在入口區(qū)的拉伸變形較少，此時(shí)料筒直徑增大將使拉伸變形增大，從而使Ｂ增大，當(dāng)料筒直徑已足夠大，入口區(qū)的收縮流動不再變化，則Ｂ幾乎不變． ? ＨＤＰＥ在不同溫度下從毛細(xì)管Ｌ／Ｄ＝２０中擠出時(shí)的Ｂ與剪切速率關(guān)系 ? 可見，Ｌ／Ｄ一定，Ｂ隨剪切速率增大而增大，隨Ｔ升高而降低． ? １ .結(jié)構(gòu)與用途 ? 基本結(jié)構(gòu)：三部分 流變儀主體 ? 混合測量裝置 ? 電控儀表系統(tǒng) ? 優(yōu)點(diǎn)：可模擬多種高分子材料實(shí)際加工過程，如小型密閉式混合器，小型螺桿擠出器 ? 采用混合器測試時(shí)，高聚物以粒子或粉末的形式自加料口加入到密閉混煉室中，物料受到上頂栓的壓力，并且通過轉(zhuǎn)子表面與混合室壁之間的剪切、攪拌、擠壓，轉(zhuǎn)子之間的捏合、撕扯，轉(zhuǎn)子軸向翻搗、捏煉等作用，實(shí)現(xiàn)物料的塑化、混煉，直至達(dá)到均勻狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)中通過記錄物料在混合過程中對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的反扭矩以及溫度隨時(shí)間的變化，來研究物料在加工過程中的分散性能、流動行為及結(jié)構(gòu)變化。 ? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果有：轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間變化曲線＼溫度隨時(shí)間變化曲線＼轉(zhuǎn)矩隨溫度變化曲線等． ? 用途： 研究高分子材料的熔融塑化行為＼高分子材料的熱穩(wěn)定性＼反應(yīng)性加工過程的反應(yīng)程度＼流動與材料交聯(lián)的關(guān)系＼流動與材料燒焦的關(guān)系＼增塑劑的吸收特性＼ＰＶＣ的塑化和凝膠行為＼熱固性塑料的擠出行為等．如用來評價(jià)ＰＶＣ的加工塑化行為 ． ? 圖中Ａ為 加料峰 ，此時(shí)物料較冷， ? 自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子受到來自固體粒 ? 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)， ? 當(dāng)粒子表面開始熔融并發(fā)生聚集時(shí)，轉(zhuǎn)矩再次升高，達(dá)到塑化峰Ｐ ，與Ｐ對應(yīng)的時(shí)間為塑化時(shí)間 tp，Ｍ p為最大塑化轉(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，物料成為易于流動的宏觀連續(xù)的流體，轉(zhuǎn)矩再次達(dá)到穩(wěn)態(tài)，扭矩趨于平衡Ｍ 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)矩會有大幅度的升高或降低。 td為分解時(shí)間．可見，一條曲線清晰地描述了ＰＶＣ加工塑化全過程．在實(shí)際加工過程中，第一次轉(zhuǎn)矩最大值對應(yīng)的時(shí)間非常短，很少能觀察到。轉(zhuǎn)矩第二次達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需的時(shí)間通常為 315min。 ? ２ .轉(zhuǎn)矩絕對值及波動的意義 ? 轉(zhuǎn)矩絕對值反應(yīng)物料的熔融情況及表觀粘度大小及機(jī)器功率損耗的高低．轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間的變化一方面反映出加工過程中物料粘度隨時(shí)間變化，另一方面也反映出物料混合均勻程度隨時(shí)間的變化，尤其當(dāng)物料在混合過程中發(fā)生某種物理或化學(xué)變化時(shí)，轉(zhuǎn)矩往往發(fā)生顯著的改變． ? 右圖給出的是橡膠混煉時(shí)轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間變化示意圖，圖中最大扭矩Ｍ max通常在投料后２ ３轉(zhuǎn)時(shí)達(dá)到，而最小扭矩Ｍ min隨混煉時(shí)間而逐漸下降達(dá)到平衡扭矩，說明膠料混煉達(dá)到均一， t１則是該條件下混煉所需的最短時(shí)間． ?右圖是研究ＰＥ的交聯(lián)行為轉(zhuǎn)矩變化圖，混煉時(shí)加入ＰＥ與１ ３％的過氧化物，在不同溫度下測得扭矩隨時(shí)間發(fā)生變化，隨交聯(lián)溫度提高，轉(zhuǎn)矩曲線變化劇烈且轉(zhuǎn)矩值上升，說明高溫下交聯(lián)效率高，轉(zhuǎn)矩大反映交聯(lián)密度大，且高溫下開始發(fā)生交聯(lián)的時(shí)間縮短，溫度低，交聯(lián)程度下降，交聯(lián)時(shí)間延長，溫度低于１６０ ℃ ，基本不發(fā)生交聯(lián)． ? 除上述轉(zhuǎn)矩絕對值之外，轉(zhuǎn)矩變化的程度也是衡量物料混煉時(shí)加工工藝性能的重要參數(shù)，定義轉(zhuǎn)矩波動：Ｍ max－Ｍ min除以平均轉(zhuǎn)矩（Ｍ max＋Ｍ min）／２ ? Λ的大小與物料的均一程度、物料與轉(zhuǎn)子、混煉室壁面的接觸情況（打滑或粘連）、物料的流變狀態(tài)有關(guān)。當(dāng)物料很不均勻，物料在工作表面打滑，物料發(fā)生不穩(wěn)定流動時(shí)， Λ較大。 Λ過大或過小均不利于混煉，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，物料最佳混煉的 Λ值在。 m a x m inm a x m in2( )MMMM? ???? ? 右圖給出不同溫度下丁苯橡膠的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系，坐標(biāo)軸采用雙對數(shù)坐標(biāo)，可見，在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩的對數(shù)值與轉(zhuǎn)速的對數(shù)值成正比關(guān)系，即 ? 其中， t是結(jié)構(gòu)粘性系數(shù)， A與 t可通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得。 ? 可見上式與非牛頓型流體的冪律方程相似。 l g l g l gtN A t MN A M???? 在密閉式雙轉(zhuǎn)子混合器中，這種混合器可以設(shè)想成兩個(gè)相鄰的同軸圓筒粘度計(jì)，每一個(gè)具有一定當(dāng)量面積，轉(zhuǎn)速分別是 N和 N‘，設(shè)轉(zhuǎn)子混合器中對應(yīng)于某個(gè)平均剪切速率，有確定的平均剪切應(yīng)力。作用在當(dāng)量面積上的轉(zhuǎn)矩 M與粘性力矩平衡，即與剪切應(yīng)力相關(guān)，其轉(zhuǎn)速與剪切速率相關(guān)，因此根據(jù)剪切應(yīng)力與剪切速率關(guān)系，可以確認(rèn) M與N之間有如下關(guān)系： ? 此式即為轉(zhuǎn)矩流變儀的流變方程式，式中 n， k即為冪律方程的 n， k， c（ n）是與 n及密閉混合器幾何尺寸相關(guān)的系數(shù)。 () nM c n k N?? ?（一）原材料的檢驗(yàn)與研究 ?圖 不同用量穩(wěn)定劑 ?對 PVC穩(wěn)定性能影響 ?隨