在塑料熔體加工過(guò)程中,湍流減阻效應(yīng)、觸變性和震凝性是三種重要的物理現(xiàn)象,它們對(duì)塑料熔體的流動(dòng)行為和加工性能有著顯著的影響。以下是對(duì)這三種現(xiàn)象的簡(jiǎn)單介紹:
一、湍流減阻效應(yīng)
湍流減阻效應(yīng)是指在高速的管道湍流中,若加入少許高分子物質(zhì)(如聚氧化乙烯PEOX、聚丙烯酰胺PAAm等),則管道阻力將大為減少的現(xiàn)象,又稱Toms效應(yīng)。在塑料熔體加工中,這一效應(yīng)同樣存在。當(dāng)塑料熔體在模具或擠出機(jī)中流動(dòng)時(shí),若熔體中含有一定量的高分子添加劑,這些添加劑能夠在熔體流動(dòng)過(guò)程中起到減阻作用,從而降低流動(dòng)阻力,提高生產(chǎn)效率。
湍流減阻效應(yīng)的機(jī)理尚不完全清楚,但普遍認(rèn)為與高分子長(zhǎng)鏈柔性分子的拉伸特性有關(guān)。這些高分子鏈在流動(dòng)過(guò)程中能夠改變管流內(nèi)部的湍流結(jié)構(gòu),減少渦旋的形成和能量耗散,從而降低流動(dòng)阻力。
二、觸變性
觸變性是指物體(如塑料熔體)在受到剪切時(shí)稠度變小,停止剪切時(shí)稠度又增加的性質(zhì)。它是一種可逆的溶膠現(xiàn)象,普遍存在于高分子懸浮液中。在塑料熔體加工中,觸變性對(duì)熔體的流動(dòng)行為和加工性能有著重要影響。
當(dāng)塑料熔體受到剪切力作用時(shí)(如通過(guò)擠出機(jī)或注塑機(jī)的螺桿剪切),熔體的稠度會(huì)降低,流動(dòng)性增強(qiáng)。而當(dāng)剪切力停止作用時(shí),熔體的稠度又會(huì)逐漸增加,恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。這種觸變性使得塑料熔體在加工過(guò)程中能夠適應(yīng)不同的流動(dòng)條件,確保制品的均勻性和穩(wěn)定性。
觸變性的產(chǎn)生與熔體中的高分子鏈結(jié)構(gòu)有關(guān)。在剪切力作用下,高分子鏈會(huì)發(fā)生取向和排列,形成次價(jià)交聯(lián)點(diǎn),導(dǎo)致熔體稠度降低。而當(dāng)剪切力停止時(shí),這些交聯(lián)點(diǎn)會(huì)逐漸消失,熔體稠度恢復(fù)。
三、震凝性
震凝性是指溶液中的某些橢球形線團(tuán)在剪切力的作用下會(huì)發(fā)生一定的取向排列,形成次價(jià)交聯(lián)點(diǎn),從而流體的粘度增加的現(xiàn)象。當(dāng)剪切外力作用消失時(shí),這些交聯(lián)點(diǎn)也消失,此時(shí)流體的粘度也會(huì)下降。震凝性不利于高分子材料的成型加工。
在塑料熔體加工中,震凝性可能導(dǎo)致熔體在流動(dòng)過(guò)程中粘度突然增加,影響流動(dòng)的均勻性和穩(wěn)定性。這種現(xiàn)象在擠出、注塑等加工過(guò)程中尤為明顯,可能導(dǎo)致制品表面出現(xiàn)波紋、裂紋等缺陷。
為了減少震凝性的影響,可以通過(guò)調(diào)整加工參數(shù)(如溫度、壓力、剪切速率等)和優(yōu)化材料配方(如添加適量的流動(dòng)助劑、增塑劑等)來(lái)改善熔體的流動(dòng)性能。