Статья по теме: Поведение расплавов

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

Наконец, поведение расплавов и растворов полимеров отличается от поведения ньютоновских жидкостей при неустановившемся течении в экспериментах, где реализуется простой сдвиг. Как видно из рис. 6.4, зависимость напряжения от времени при течении расплава полистирола в вискозиметре типа «конус—плоскость» имеет максимум, а не увеличивается монотонно, приближаясь асимптотически к постоянному значению, как это наблюдается для ньютоновских жидкостей или расплавов полимеров при очень низких скоростях деформации (число Деборы De -> 0).[1, С.139]

Влиянию смазок на реологическое поведение расплавов ПВХ посвящено много работ [90, 109, 121, 150, 158], в которых рассмотрен механизм действий смазок и предложено условное деление их на внутренние и внешние. Внутренние смазки хорошо совмещаются с ПВХ и снижают эффективную вязкость расплава, внешние - способствуют уменьшению адгезии полимера к поверхности металла перерабатывающих машин. Кроме того, предпринимались попытки классификации смазок по полярности их действия на физико-механические свойства материалов и синергическому действию. Однако до настоящего времени нет единого мнения о принципе действия смазок. Так, если в [90, 109, 121, 158] утверждается, что по характеру действия смазки можно разделить на три типа - внешние, внутренние и смешанные, то в [137] на основании вискозиметрических исследований показано, что ни одна из смазок не обладает ярко выраженным индивидуальным эффектом и в зависимости от содержания механизм их действия может изменяться. Так, изучение пластикации, смесей на основе ПВХ на пластографе Брабендера в присутствии различных смазок при температурах от 80 до 100 "С дало основание авторам [137] утверждать, что эффект смазки проявляется при" температуре, превышающей температуру плавления смазки на 50 "С.[2, С.199]

Из сказанного выше ясно, насколько сложно реологическое поведение расплавов и растворов полимеров. Поэтому не удивительно, что тридцатилетние усилия реологов не привели еще к созданию определяющих уравнений, количественно описывающих все явления, возникающие при течении полимерных расплавов. Ученые и инженеры используют уравнения, описывающие те особенности течения полимеров, которые представляют для них наибольший интерес или важны для частной рассматриваемой задачи. Для описания реологического поведения расплавов полимеров было предложено множество определяющих уравнений, но только небольшая их часть была использована для решения задач, связанных с процессами переработки полимеров. Тем не менее интересно проследить историю их происхождения и выявить существующую между ними взаимосвязь.[1, С.140]

Большой интерес представляет работа [179], в которой изучали реологическое поведение расплавов жестких ПВХ композиций со смазками, низкомолекулярным ПВХ (Мл = 5900), диоктилфталатом и акриловым модификатором. Показано, что до температуры расплава, равной 200 "С и названной авторами критической температурой, наибольший эффект снижения вязкости расплава достигается в присутствии 10 мае. ч. диоктилфталата. При температуре выше 200 °С влияние смазок и других компонентов на изменение вязкости расплава выражено менее отчетливо [34]. Другим важным выводом этого исследования является доказательство того, что введение в ПВХ только низкомолекулярной добавки недостаточно эффективно для снижения вязкости расплава.[2, С.199]

Очевидно, что при скорости деформации растяжения, меньшей критического значения (ё0 = 1/2Хгаах), поведение расплавов полимера при одно- и двухосном растяжении можно рассматривать как течение неньютоновской жидкости, при более высокой скорости деформации расплав деформируется как нелинейное высокоэластическое твердое тело.[1, С.175]

В работе Меската11 полученные уравнения рассматриваются применительно к неньютоновским жидкостям, которыми и являются расплавы большинства термопластов (так, Спенсер и Диллон12, изучавшие поведение расплавов полистирола яри высоких градиентах скорости, приходят к выводу о том, что расплав этого полимера не является ньютоновской жидкостью).[4, С.26]

В монографии обобщены теоретические и экспериментальные исследования в области реологии полимеров и их растворов. Наиболее подробно изложены результаты исследований вязкостных свойств, определяющих поведение расплавов и растворов полимеров в различных технологических процессах. Детально изложены существующие представления о вязкоупру-гих и высокоэластических свойствах полимеров.[3, С.240]

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие особенности течения типичных расплавов полимеров, которые резко отличают их от ньютоновских жидкостей. Оба класса жидкостей считаются несжимаемыми (см. гл. 5). Чтобы продемонстрировать неньютоновское поведение расплавов полимеров, примеры подобраны так, что и х описание невозможно в рамках ньютоновского определяющего уравнения:[1, С.135]

Итак, теоретические исследования показывают, что общая картина течения и профиль фронта потока слабо зависят от вязкостных свойств расплава: ньютоновские и псевдопластичные жидкости обнаруживают почти одинаковый характер развития фронта потока (Пример 14.1 объясняет такое поведение расплавов). Этот вывод подтвержден экспериментально при помощи высокоскоростной фотосъемки процесса литья под давлением низковязких ньютоновских жидкостей в прозрачную форму [6]. Полученный результат имеет важное значение как в теоретическом, так и в экспериментальном отношении. С точки зрения моделирования процесса литья под давлением допустимо (в первом приближении) использование ньютоновского уравнения состояния для расчета положения и профиля фронта потока. С точки зрения экспериментапьного исследования процесс литья под давлением можно изучать на простой и удобной системе: низковязкая жидкость в прозрачной форме. Естественно, время заполнения формы и давление существенно зависят от вязкостных свойств расплава.[1, С.536]

Образование вихрей типично далеко не для всех полимеров. Так, например, они не образуются при течении ПЭВП и изотактического полипропилена и при очень низких скоростях сдвига, при которых расплавы и растворы полимеров ведут себя аналогично ньютоновским жидкостям. При увеличении скорости течения образуются вихри. Очевидно, что поведение расплавов при радиальном течении не согласуется с реологическим уравнением состояния и уравнением движения, описывающими вискозиметричеекие теченчя этих жидкостей. Увеличение скорости течения приводит к увеличению размера вихрей (34]. Большие входовые потери давления являются следствием вихрей, которые как бы увеличивают длину капилляра. При больших вихрях величина угла входа а мала (см. рис. 13.16) **. В свою очередь, малый угол входа обусловливает малую степень растяжения ядра потока в области «рюмки». Это, по-видимому, натолкнуло Ламба и Когсвелла [35] на мысль о следующей связи угла входа а с продольной вязкостью fj: расплав с высокой продольной вязкостью способен к малым степеням удлинения, что и приводит к возникновению малых углов входа. Ламб и Когсвелл предложили соотношение[1, С.475]

Расплавы полимеров ведут себя как ньютоновские жидкости только при очень малых скоростях сдвига. Более того, как указывалось в разд. 6.3, уравнения ЛВУ ограничиваются очень малыми деформациями. При более высоких скоростях деформаций и при больших деформациях применяются нелинейные определяющие уравнения вязкоупругости типа рассмотренных в разд. 6.3 уравнений ЗФД, Уайта—Метцнера, ГМ, БКЗ, Лоджа или Богью. Только с помощью более сложных уравнений удается полуколичественно описать реологическое поведение расплавов полимеров, остальные согласуются с экспериментом лишь качественно. Тем не менее теория линейной вязкоупругости полезна по следующим соображениям: 1) она дает возможность понять, почему полимеры проявляют вязко-упругое поведение, а также качественно показывает тенденции зависимости их механических свойств от времени; 2) она объясняет наблюдаемую экспериментально температурно-временную эквива-[1, С.151]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь