線性低密度聚乙烯（LLDPE）在振動剪切復(fù)合應(yīng)力場中擠出成型時的流變行為研究.pdf

1、高分子材料的最終性能不僅與高分子的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)，在很大程度上還取決于制備過程中其形態(tài)結(jié)構(gòu)的形成與變化。外場對高分子體系作用影響的研究近年來已成為高分子材料成型加工工程、高分子物理、高分子化學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域中的一個熱點。剪切振動和旋轉(zhuǎn)的聯(lián)合運動可改變聚合物的加工流變性能，導(dǎo)致切力變稀，帶來一系列操作者所希望的性能：降低粘度而材料的分子量和機(jī)械性能不變；擠出或注塑時的溫度和壓力可以更低；可以不降低擠出速率而在低于正常擠出溫度下擠出難加工的

2、物料；在高頻振動下可以消除鯊魚皮癥從而提高產(chǎn)量，在特殊外場下成型制品可以改變制品的微觀結(jié)構(gòu)，提高制品的性能。 本論文使用動態(tài)流變儀采用不同的掃描處理方式考察了LLDPE的動態(tài)流變性能，發(fā)現(xiàn)熔體在振動和剪切應(yīng)力場中會出現(xiàn)切力變稀現(xiàn)象，分子鏈會逐漸解纏結(jié)并隨應(yīng)力消失逐漸回復(fù)纏結(jié)。受此現(xiàn)象的啟發(fā)，我們自行設(shè)計了一套復(fù)合應(yīng)力場擠出裝置，該裝置采用機(jī)械振動和剪切的方式能對擠出機(jī)流入口模的塑料熔體施加機(jī)械振動場和旋轉(zhuǎn)剪切場作用，通過觀測口模

3、內(nèi)熔體壓力的變化和計算單位時間內(nèi)流出口模狹縫的熔體質(zhì)量，由流變學(xué)公式計算出熔體的表觀粘度。振動場的振動頻率、振幅和剪切場的轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)，本論文詳細(xì)研究了各種振動剪切工藝條件配合下LLDPE的流變性能，采用對比研究的手法，得出了最佳的應(yīng)力場組合工藝條件，并比較了不同剪切元件、口模溫度對熔體表觀粘度的影響。主要有以下結(jié)論： 1純振動場下，熔體的表觀粘度都較不振動時的有所降低，隨頻率升高，表觀粘度逐漸降低到某一最小值，然后有所回升。加

4、大振幅能取得更低的表觀粘度值。其中振幅A=2mm時，表觀粘度最大降幅為32.57％。 2純剪切場下，表觀粘度較不剪切時的有所降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速為試驗最高值55r／min時，表觀粘度最大降幅為38.21％。和純振動場測得的粘度值對比，純剪切場測得的粘度值降低的更明顯。 3在振動的基礎(chǔ)上施加剪切或在剪切的基礎(chǔ)上施加振動都較單一力場或不加任何力場時的降粘效果更好。 4對于一定的轉(zhuǎn)速來說，存在著某一最佳的頻率和振幅搭配。試驗表

5、明，當(dāng)轉(zhuǎn)速n=50r／min，振幅A=2mm，頻率f=13.07 Hz時，表觀粘度取得最低值882.48(Pa.S)，降幅達(dá)51.61％ 5復(fù)合應(yīng)力場中，隨振動頻率的提高，表觀粘度下降。降到最低值后又有回升。大振幅的降粘效果相對小振幅來說更好。轉(zhuǎn)速適當(dāng)提高有利于解纏降粘。 6剪切元件的不同形狀會影響解纏降粘效果。波紋形芯棒表面和型腔壁間的間隙周期性變化，對處于其和型腔壁間的熔體施加周期性的強(qiáng)擠壓剪切作用，因而解纏降粘的

6、效果更好。而圓形芯棒表面和型腔壁間的間隙不變，對熔體的擠壓解纏結(jié)作用要弱得多。 7使用動態(tài)流變儀能模擬塑料熔體在恒速同向剪切、來回剪切及振動中流變行為的變化，研究表明：使用動態(tài)掃描方式時，當(dāng)掃描頻率和應(yīng)變達(dá)到某一定值時，產(chǎn)生的切力變稀使熔體的粘度不斷降低，降幅最大達(dá)92％。當(dāng)頻率和應(yīng)變回到初始時的低頻率和應(yīng)變幅度下，切力變稀效應(yīng)逐漸消失，粘度先迅速回復(fù)到一定值，接下來隨時間的增加，粘度逐漸回復(fù)，直至最初值。對不同的掃描程序，粘度