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塑料的流动特性与粘性特征分析

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:在塑料制品成型过程中,除极少数工艺外,均要求塑料处于粘流状态。图1-4典型流体应变-应变速率流变曲线图1-5流体粘度-剪切速率曲线2.塑料熔体与指数定律如前所述,塑料熔体本质为粘弹性流体,但通常仍作粘性流体处理,在需考虑其弹性效应时为简化计算才做必要的修正。

塑料的流动特性与粘性特征分析

塑料制品成型过程中,除极少数工艺外,均要求塑料处于粘流状态。因为在这种状态下,塑料不仅易于流动,而且易于形变。这给它的输送及其制品成型带来极大方便,使之采用大规模工业化生产也成为可能。

1.流体分类

根据流体在流动过程中剪切应力和剪切速率之间的关系可将流体分为牛顿流体和非牛顿流体。根据应变中有无弹性效应和应变对时间的依赖关系又可将非牛顿流体分为粘性流体、粘弹性流体和有时间依赖性的流体,具体如表1-22所示。

表1-22 流体的分类及特点

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牛顿流体、假塑性流体、膨胀性流体和理想宾汉流体的978-7-111-30553-8-Chapter01-39.jpg流变曲线和978-7-111-30553-8-Chapter01-40.jpg曲线分别如图1-4和图1-5所示。

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图1-4 典型流体应变-应变速率流变曲线

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图1-5 流体粘度-剪切速率曲线

2.塑料熔体与指数定律

如前所述,塑料熔体本质为粘弹性流体,但通常仍作粘性流体处理,在需考虑其弹性效应时为简化计算才做必要的修正。因而研究粘性流体,尤其是其中的假塑性流体的流变行为对成型加工具有非常实际的意义。

描述假塑性流体的经验方程式中,具有实用价值的要数指数定律:聚合物粘性流体在给定温度和给定剪切速率的范围内流动时,剪切应力和剪切速率具有指数函数关系。

指数定律方程表示为

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式中 K——粘度系数,流体越粘稠K值越大;(www.xing528.com)

n——流动指数,表征流体偏离牛顿型流动的程度,n=1时为牛顿流体;n>1时为膨胀性流体;n<1时为假塑性流体;n值偏离1越远,流体的非牛顿性越强。

指数定律方程的对数形式:

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在剪切应力-剪切速率的双对数坐标图(见图1-6a)中,n为直线斜率。

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在粘度-剪切速率的双对数坐标图(见图1-6b)中,n=1时为水平直线,n<1和n>1时为曲线。

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图1-6 宽剪切速率范围聚合物熔体的剪切应力/粘度-剪切速率曲线

a)剪切应力-剪切速率的双对数坐标图 b)粘度-剪切速率的双对数坐标图

注:Ⅰ和Ⅲ为牛顿流动区,Ⅱ为非牛顿流动区,Ⅹ表示熔体破裂。

宽剪切速率范围聚合物熔体三个流动区的特点如表1-23所示。

表1-23 宽剪切速率范围聚合物熔体三个流动区的特点

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