塑料熔體粘彈性

前人已用實驗結(jié)果說明含發(fā)泡劑塑料熔體在通過口模流道時，發(fā)泡點的位置對泡體質(zhì)量影響很大，在這節(jié)書里將著重討論影響發(fā)泡點位置的各種參數(shù)，介紹大量實驗結(jié)果，說明各參數(shù)間的關(guān)系。EVA膠膜生產(chǎn)線m.reabirc.com

A.M.Kraynik通過對含發(fā)泡劑塑料熔體在流徑口模平直流道時的發(fā)泡行為進(jìn)行了觀察,并以此為依據(jù)，提出了數(shù)學(xué)模型反映影響發(fā)泡點位置的各參數(shù)間關(guān)系，他把流道分為三個區(qū)段進(jìn)口段、穩(wěn)流段和出口段，參看圖4-13、圖4-14進(jìn)口段中的熔體因受進(jìn)口效應(yīng)影響，壓力曲線偏離直線。不含發(fā)泡劑的聚合物熔體在進(jìn)口段也會產(chǎn)生進(jìn)口效應(yīng)，但比含發(fā)泡劑的小。穩(wěn)流段的壓力線是直線。熔體的流動是穩(wěn)定的，充分發(fā)展的，壓力梯度不變，其粘度可以用以下公式進(jìn)行計算。出口段，由于熔體中出現(xiàn)氣泡，熔體經(jīng)歷相變，由單液相流變?yōu)闅庖簝上嗔?，而且隨著熔體中氣泡的連續(xù)膨脹，氣相的比例將連續(xù)增長，熔體的粘度也將發(fā)生連續(xù)的變化，壓力曲線將偏離直線，壓力梯度不再是常數(shù)。因此，進(jìn)口段和出口段都不能用公式(4-1)、(4-2)、(4-3)進(jìn)行計算。而流道中出現(xiàn)氣泡的位置對三段的劃分有直接的影響，為了找出影響發(fā)泡點位置的各種因素間的關(guān)系進(jìn)口壓力修正和出口壓力修正;熔體在流道壁面處的剪切應(yīng)力; R，L--相應(yīng)為流道的半徑和長度。EVA膠膜生產(chǎn)線m.reabirc.com

假如把壓力曲線的彎曲部分用直線代替，則各壓力存在以下關(guān)系。為了計算的改便，引人兩個無量綱參數(shù)，0和a:0和a的物理意義，0表示熔體通過流道時，在未出現(xiàn)氣泡前的壓力降與熔體中出現(xiàn)氣泡后到出口的壓力降之比;a表示流道中熔體在未出現(xiàn)氣泡前的平均壓力梯度與出現(xiàn)氣泡后的平均壓力梯度之比。Q含發(fā)泡劑熔體在流道口的體積流率 CD.Han用試驗結(jié)果證實了(4-13)式的正確。EVA膠膜生產(chǎn)線m.reabirc.com

Hansen，D.MBrgg，Y.Qyanngi等早已指出，利用提高擠出速率，可以使熔體在流道中發(fā)泡點的位置移出口模，有利于得到泡孔均勻細(xì)密的優(yōu)質(zhì)泡體。(4-13)式可用來分析影響L的各多數(shù)間關(guān)系，很有實用參考價值。但采用此式要確定P;值比較困難，一般用實測，通過對透明流道中發(fā)泡行為的觀測，同時確定沿流道軸向壓力的分布，定出發(fā)泡點的壓力，此法應(yīng)用除了在設(shè)備上的困難外，測定的精度也比較低。后來，M.L.Fridman，Q.Y.Sabsmi,N.E. Nikolaeva和G.R.Barshtein提出了一個比較簡便的方法，他們利用熔體含氣相氣體后的可壓縮性與流體靜壓力的關(guān)系，找出發(fā)泡點的位置，如圖4-16所示。當(dāng)含氣體的聚合物熔體所處壓力高于發(fā)泡的臨界壓力P:時，氣體溶于熔體，熔體呈單相狀態(tài)，其壓縮性與不含氣體的熔體一樣，但當(dāng)所處壓力低于P時，熔體中所含過量190℃氣體離析出來形成氣相，熔體呈兩相流體，可壓縮性明顯增 20 ·HDPE+0.6%AC 加，因此壓力曲線的斜度明顯 P_實驗結(jié)果 改變，此轉(zhuǎn)析點的對應(yīng)壓力即 P..計算結(jié)果(4-14)式 為氣泡膨脹的臨界壓力P， >10- 縱座標(biāo)為熔體所含氣相氣體的體積與熔體 的體積之比，橫座標(biāo)為熔體所受靜壓力，兩條斜率不同壓力線的交點即P，P也可用聚合物熔體的粘彈性直接影響熔體中氣泡的臨界壓力Po圖4-16、圖4-17所示為兩種含有發(fā)泡劑的塑料熔體通過相同道時的發(fā)泡情況，應(yīng)該說明兩個圖中的人或B并不相同。圖的縱座標(biāo)是壓力，橫座標(biāo)是流程。從圖 4-16 可以看出入的壓力線斜度比B的大，也就是A的粘度比B大。A 和B的出口殘余應(yīng)力很接近，說明它們的彈性接近。在口模中B比入先發(fā)泡，泡孔出現(xiàn)早，在流動過程受剪切力的作用，使泡孔容易塌陷，泡體密度增大。熔體入粘度大，剪切熱也大，對提高產(chǎn)量不利。EVA膠膜生產(chǎn)線m.reabirc.com

所以這兩種熔體對擠出發(fā)泡都不適宜。圖 4-17 中所示是另外兩種材料A和B的壓力變化圖，B的壓力線斜度比A大，說明B的粘度比A大，但人的出口殘余壓力比 B大，還超過了發(fā)泡的臨界壓力P，使發(fā)泡點移出口模，這對提高發(fā)泡質(zhì)量有利，因此在選擇擠出發(fā)泡用的聚合物時，要求聚合物熔體的粘度低一些，彈性大一些有利于把發(fā)泡點推出口模，對提高擠出發(fā)泡質(zhì)量有利。關(guān)系前面的實驗結(jié)果說明氣體在塑料熔體中有兩種不同的存在狀態(tài)，一種是熔解在熔體中，觀察不到氣相的存在，另一種是氣體游離在熔體中，形成氣泡，這兩種不同的情況，使熔體出現(xiàn)兩種不同的流變性能，因此在研究分析各種參數(shù)對含發(fā)泡劑塑料熔體流變性能的影響時，必須注意熔體所處的條件。