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                超高分子量聚乙烯挤出压力波动与熔体挤出畸变的『关系

                信息来自:超高分子量聚乙烯www.eastpipe.net    发布日期:2013-6-21   浏览次数:105  

                  导读:   正常挤出工艺中维持挤出所需的压力始终是稳定的。但高速』挤出时,由于流场边界条件突变或流动应力集〓中效应造成流动紊乱,挤出压力会异常波动。波动的频率不等,振幅可达几兆帕。既可能是口模内压】力波动,也可能是口模入口压力波动。研究表明,挤出压力出现异常波动ぷ与挤出物畸变联系紧密。不同聚合物熔体发生挤出压力波动的形式和强度不同,因此被视为

                    正常挤出工艺中维持挤出所需的压力始终是稳定的。但高▼速挤出时,由于流场边界条件突变或流动应力集〗中效应造成流动紊乱,挤出压力会异常波动。波动的频率不等,振幅可达几兆帕。既可▅能是口模内压力波动,也可能是口模入口压力波动。研究表明,挤出压力出现异常波动与挤出物畸变联系紧密。不同聚合物熔体发生挤出压力波动的形式和强度不同,因此被视为辨认聚合物╲熔体挤出流变行为的一种特征指纹。
                    采用恒速型〓毛细管流变仪测试挤出熔体时,压力传感器测得的总压力△P包含三部分:入口压力△Pent,机内压力(即模具内压力)△Pcap和出卐口压力△Pexit。△Pexit较小,主要研究入口压力和机内压力。
                △Pcap是指作用在机体两端的压差,该压力用于建立机体内黏弹性◇流动。由于在机体内熔体/管壁边界附近的剪切应力和剪切速率最大,因此△Pcap主要消耗在机体内壁附⌒近,用于克服内、外摩擦力和引起分子链构象变化。
                △Pent具有最重要的Ψ 流变学意义,是建立入口区稳定流畅的必要条件,它是黏弹性流体流经截面形状或尺寸急剧变化的流道时经历强拉伸流和剪切流,以至于储⊙存和损耗部分能量的结果。试验表明全部入口压力损失中95%用于∞弹性储能,5%用于黏性损耗,因此△Pent可作为熔体弹性的一种度量。
                对于一个稳定挤出流→动而言,要求△Pent和△Pcap都是稳定♀的。一旦某种因素引起压力波动,挤出流动将○失稳,进而引发挤出物畸变。压力波动有两种情形:△Pent和△Pcap波动。通过︽测试量△Pent和△Pcap随挤出速率的发展变化,可以探究压力波动的缘由及其与挤出畸变的关系。
                  根据超高分子量聚乙烯熔体挤出速率发展情况。压力波动时◣,对☆应的挤出物出现黏—滑畸变,但并未影响挤出压力的稳定性。值得注意的是高速挤出时熔体/管壁的边界附近的剪ω切形变大,流动应力集中效应显著。当剪切应№力大于熔体/管壁间的最大静摩♂擦力时,熔体沿管壁脱附,发生大规模滑动,边界状※态突变,由黏界面变为滑界面,压力骤降而流量突增↑。
                挤出压力主】要分布在口模内及口模入口区2部分。对于不同聚合物熔体,挤出压力的分布和容易发生流动应力集中的区域和位置不」同。为了比较不同熔体挤出压力的分布,考察流动应力集中效应,定义一个新◤物理量δ,δ等于入口压力占总压力的比█值。
                考察δ值随挤出速率的变化可见,超高分子量聚乙烯熔体的δ值几乎不随挤出速率而变,但超高分子量聚乙烯板材用挤出方式则δ值随挤出□ 速率增大而增大,低速率下δ很小,高速率下δ可增大的超过10%。这表◣明随挤出速率增大,线性聚合物熔体的流动应力集中点的位置逐渐从口模内壁向口模入口区迁移。




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