第7章 拉伸流動(dòng)行為

1、第7章拉伸流動(dòng)行為主要內(nèi)容1.概述2.拉伸黏度的測(cè)量方法及原理3.應(yīng)用研究雙軸拉伸流動(dòng)雙軸拉伸流動(dòng)單軸拉伸流動(dòng)單軸拉伸流動(dòng)拉伸流動(dòng)拉伸流動(dòng) 定義定義 速度梯度方向與流動(dòng)方向速度梯度方向與流動(dòng)方向 一致的流動(dòng)一致的流動(dòng) 拉伸流動(dòng)的類型拉伸流動(dòng)的類型按照拉伸力方向，拉伸流動(dòng)分為：按照拉伸力方向，拉伸流動(dòng)分為：聚合物成型加工中的拉伸流動(dòng)聚合物成型加工中的拉伸流動(dòng)自由邊界拉伸流動(dòng)自由邊界拉伸流動(dòng) 吹塑薄膜，雙軸拉伸薄膜吹塑薄膜，雙軸拉伸薄膜雙軸拉伸流動(dòng)雙軸拉伸流動(dòng) 纖維紡制過(guò)程中的噴絲板牽伸，后牽伸纖維紡制過(guò)程中的噴絲板牽伸，后牽伸單軸拉伸流動(dòng)單軸拉伸流動(dòng) 泡沫塑料發(fā)泡過(guò)程，塑料制品中形成收縮泡沫塑料

2、發(fā)泡過(guò)程，塑料制品中形成收縮 孔的過(guò)程孔的過(guò)程約束邊界的拉伸流動(dòng)約束邊界的拉伸流動(dòng) 壓延：壓延薄膜、壓延粘貼人造革、壓延片材等壓延：壓延薄膜、壓延粘貼人造革、壓延片材等 料筒到噴嘴的收斂流動(dòng)中拉伸流動(dòng)料筒到噴嘴的收斂流動(dòng)中拉伸流動(dòng) 注塑成型制品由中心澆口充模過(guò)程中的切向流動(dòng)注塑成型制品由中心澆口充模過(guò)程中的切向流動(dòng)單軸拉伸單軸拉伸4.2 拉伸粘度（特魯頓粘度）Newtonian fluidTensile stressTensile viscosityTensile rate36雙軸拉伸雙軸拉伸4.3 高分子熔體的拉伸粘度PSHDPE3456345logloga (Pas)(Pa)763IIRP

3、MMAPAABSPOMLDPEPPABCq 拉伸粘度與分子結(jié)構(gòu)、拉伸粘度與分子結(jié)構(gòu)、分子量、分子量分布、分子量、分子量分布、鏈纏結(jié)、取向等有關(guān)鏈纏結(jié)、取向等有關(guān)q 機(jī)理和規(guī)律機(jī)理和規(guī)律?低聚合度的低聚合度的線型聚合物線型聚合物高聚合度支化聚合物高聚合度支化聚合物高聚合度線型聚合物高聚合度線型聚合物很多工業(yè)實(shí)際例子證明剪切粘應(yīng)相同的聚合物有不同的加工行為，究其原因往往起因于拉伸黏度的不同，因?yàn)槔祓ざ葘?duì)大分子結(jié)構(gòu)改變的敏感程度遠(yuǎn)勝于剪切黏度。迄今為止，聚合物剪切粘度的實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x器與技術(shù)已經(jīng)非常成熟。但拉伸粘度測(cè)定技本盎展緩慢。這是因?yàn)椋?瞬態(tài)拉伸粘度測(cè)定時(shí)，試樣界面容易變形，需采用懸浮樣品等復(fù)雜

4、的辦法；拉伸力必須通過(guò)固體表面?zhèn)鬟f給熔體，目前常用旋轉(zhuǎn)夾具和粘接的辦法，但難度較大； 測(cè)試時(shí)試樣不斷拉長(zhǎng)，即使在較低的Hencky 形變速率下，試樣也被拉長(zhǎng)很多倍，懸浮介質(zhì)也必須很長(zhǎng)；在拉伸過(guò)程中，試樣橫截面的不均勻性易放大而引起試樣破裂。因此，扭伸黏度測(cè)定儀器開發(fā)難度很大，商業(yè)化進(jìn)程緩慢，至今還未達(dá)到普遍應(yīng)用的程度。拉伸黏度分為瞬態(tài)拉伸黏度與穩(wěn)態(tài)拉伸黏度。在聚合物紡絲、吹膜流暢中，拉伸黏度是一個(gè)瞬態(tài)發(fā)展的過(guò)程，與瞬態(tài)拉伸黏度有密切的關(guān)系。目前主要的拉伸流動(dòng)測(cè)試方法有：熔體拉伸流變法、Sentmanat拉伸法、熔融紡絲技術(shù)法、潤(rùn)滑擠壓流動(dòng)法、氣泡破裂法和入口收斂法等。7.1.1 熔體拉伸流變法

5、聚合物樣片兩端分別被一對(duì)旋轉(zhuǎn)的輸送帶夾住與拉伸，作用在樣片上的拉伸利由傳感器測(cè)得。在測(cè)量的過(guò)程中，樣片被熱氮?dú)猓ɑ驓鍤猓┝髦沃３炙?，熱氣流既起到了恒溫作用又起了無(wú)摩擦氣墊。該測(cè)試方法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試準(zhǔn)確度高，試樣也容易制備。然而測(cè)試的拉伸應(yīng)變速率范圍比較窄，最大值也僅有1s-1。 7.1.2 Sentmanat拉伸法測(cè)量時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)主動(dòng)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)轉(zhuǎn)鼓帶動(dòng)從動(dòng)轉(zhuǎn)鼓反向以相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣一對(duì)轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了試樣的拉伸，并使試樣纏繞在轉(zhuǎn)鼓上。 A為主動(dòng)轉(zhuǎn)鼓，B為從動(dòng)轉(zhuǎn)鼓，C為軸承，D為內(nèi)嚙合齒輪，E為底盤，F(xiàn)為驅(qū)動(dòng)軸，G為扭轉(zhuǎn)軸，H為試樣，I為安全夾。7.1.3 熔融紡絲技術(shù)法測(cè)量時(shí)聚合

6、物熔體從一定長(zhǎng)徑比的毛細(xì)管中擠出，接著繞在下面的牽引輪上，這樣聚合物熔體受到牽引輪施加的垂直向下的拉伸力的作用不斷伸長(zhǎng)，直至熔體斷裂，獲得拉伸力與牽引輪速度的曲線，再經(jīng)過(guò)一系列換算得到拉伸應(yīng)變速率與拉伸黏度的關(guān)系。 測(cè)量過(guò)程近似于工業(yè)上的實(shí)際紡絲過(guò)程，但是受到擠出脹大的影響 7.1.4 潤(rùn)滑擠壓流動(dòng)法 短而長(zhǎng)的聚合物試樣被壓在上下兩塊平行 壓板之間。下面的壓板固定，上面的壓板可以移動(dòng)。上下壓板與聚合物試樣接觸的內(nèi)表面都涂有潤(rùn)滑劑實(shí)驗(yàn)開始后，對(duì)上壓板施加作用力同時(shí)聚合物試樣得到擠壓，產(chǎn)生雙向拉伸運(yùn)動(dòng)。7.1.5 入口壓力降法 由于在收斂流動(dòng)中，熔體受到強(qiáng)烈的剪切和拉伸變形，所以假設(shè)管道收縮比無(wú)窮小，那么熔體的拉伸應(yīng)變速率在毛細(xì)管的入口處達(dá)到最大值。因而，基于聚合物入口收斂流動(dòng)理論和數(shù)學(xué)原理推導(dǎo)出相關(guān)公式，然后根