第7章 拉伸流动行为

第7章拉伸流动行为主要内容1.概述2.拉伸黏度的测量方法及原理3.应用研究双轴拉伸流动单轴拉伸流动拉伸流动定义速度梯度方向与流动方向一致的流动拉伸流动的类型按照拉伸力方向，拉伸流动分为：聚合物成型加工中的拉伸流动自由边界拉伸流动吹塑薄膜，双轴拉伸薄膜——双轴拉伸流动纤维纺制过程中的喷丝板牵伸，后牵伸——单轴拉伸流动泡沫塑料发泡过程，塑料制品中形成收缩孔的过程约束边界的拉伸流动压延：压延薄膜、压延粘贴人造革、压延片材等料筒到喷嘴的收敛流动中拉伸流动注塑成型制品由中心浇口充模过程中的切向流动单轴拉伸4.2拉伸粘度（特鲁顿粘度）NewtonianfluidTensilestressTensileviscosityTensilerate36双轴拉伸4.3高分子熔体的拉伸粘度PSHDPE3456345logloga(Pas)(Pa)763IIRPMMAPAABSPOMLDPEPPABC拉伸粘度与分子结构、分子量、分子量分布、链缠结、取向等有关机理和规律???低聚合度的线型聚合物高聚合度支化聚合物高聚合度线型聚合物很多工业实际例子证明剪切粘应相同的聚合物有不同的加工行为，究其原因往往起因于拉伸黏度的不同，因为拉伸黏度对大分子结构改变的敏感程度远胜于剪切黏度。迄今为止，聚合物剪切粘度的实验测量仪器与技术已经非常成熟。但拉伸粘度测定技本盎展缓慢。这是因为：①瞬态拉伸粘度测定时，试样界面容易变形，需采用悬浮样品等复杂的办法；②拉伸力必须通过固体表面传递给熔体，目前常用旋转夹具和粘接的办法，但难度较大；③测试时试样不断拉长，即使在较低的Hencky形变速率下，试样也被拉长很多倍，悬浮介质也必须很长；④在拉伸过程中，试样横截面的不均匀性易放大而引起试样破裂。因此，扭伸黏度测定仪器开发难度很大，商业化进程缓慢，至今还未达到普遍应用的程度。拉伸黏度分为瞬态拉伸黏度与稳态拉伸黏度。在聚合物纺丝、吹膜流畅中，拉伸黏度是一个瞬态发展的过程，与瞬态拉伸黏度有密切的关系。目前主要的拉伸流动测试方法有：熔体拉伸流变法、Sentmanat拉伸法、熔融纺丝技术法、润滑挤压流动法、气泡破裂法和入口收敛法等。7.1.1熔体拉伸流变法聚合物样片两端分别被一对旋转的输送带夹住与拉伸，作用在样片上的拉伸利由传感器测得。在测量的过程中，样片被热氮气（或氩气）流支撑着保持水平，热气流既起到了恒温作用又起了无摩擦气垫。该测试方法的优点是测试准确度高，试样也容易制备。然而测试的拉伸应变速率范围比较窄，最大值也仅有1s-1。7.1.2Sentmanat拉伸法测量时，驱动轴带动主动转鼓转动，主动转鼓带动从动转鼓反向以相同的转速转动，这样一对转鼓的转动实现了试样的拉伸，并使试样缠绕在转鼓上。A为主动转鼓，B为从动转鼓，C为轴承，D为内啮合齿轮，E为底盘，F为驱动轴，G为扭转轴，H为试样，I为安全夹。7.1.3熔融纺丝技术法测量时聚合物熔体从一定长径比的毛细管中挤出，接着绕在下面的牵引轮上，这样聚合物熔体受到牵引轮施加的垂直向下的拉伸力的作用不断伸长，直至熔体断裂，获得拉伸力与牵引轮速度的曲线，再经过一系列换算得到拉伸应变速率与拉伸黏度的关系。测量过程近似于工业上的实际纺丝过程，但是受到挤出胀大的影响7.1.4润滑挤压流动法短而长的聚合物试样被压在上下两块平行压板之间。下面的压板固定，上面的压板可以移动。上下压板与聚合物试样接触的内表面都涂有润滑剂实验开始后，对上压板施加作用力同时聚合物试样得到挤压，产生双向拉伸运动。7.1.5入口压力降法由于在收敛流动中，熔体受到强烈的剪切和拉伸变形，所以假设管道收缩比无穷小，那么熔体的拉伸应变速率在毛细管的入口处达到最大值。因而，基于聚合物入口收敛流动理论和数学原理推导出相关公式，然后根据入口压力降、非牛顿指数、剪切应力等易于获得的实验数据来间接预测拉伸黏度。应用：大分子结构分析大分子链上的支链越长、越多，聚合物的应变硬化程度就越明显。应用：大分子结构分析应变硬化应变软化