1、第7章 拉伸流動行為 主要內容 1.概述 2.拉伸黏度的測量方法及原理 3.應用研究 雙軸拉伸流動雙軸拉伸流動單軸拉伸流動單軸拉伸流動 拉伸流動拉伸流動 定義定義 速度梯度方向與流動方向速度梯度方向與流動方向 一致的流動一致的流動 拉伸流動的類型拉伸流動的類型 按照拉伸力方向，拉伸流動分為：按照拉伸力方向，拉伸流動分為： 聚合物成型加工中的拉伸流動聚合物成型加工中的拉伸流動 自由邊界拉伸流動自由邊界拉伸流動 吹塑薄膜，雙軸拉伸薄膜吹塑薄膜，雙軸拉伸薄膜雙軸拉伸流動雙軸拉伸流動 纖維紡制過程中的噴絲板牽伸，后牽伸纖維紡制過程中的噴絲板牽伸，后牽伸 單軸拉伸流動單軸拉伸流動 泡沫塑料發泡過程，塑料

2、制品中形成收縮泡沫塑料發泡過程，塑料制品中形成收縮 孔的過程孔的過程 約束邊界的拉伸流動約束邊界的拉伸流動 壓延：壓延薄膜、壓延粘貼人造革、壓延片材等壓延：壓延薄膜、壓延粘貼人造革、壓延片材等 料筒到噴嘴的收斂流動中拉伸流動料筒到噴嘴的收斂流動中拉伸流動 注塑成型制品由中心澆口充模過程中的切向流動注塑成型制品由中心澆口充模過程中的切向流動 單軸拉伸單軸拉伸 4.2 拉伸粘度（特魯頓粘度） Newtonian fluid Tensile stress Tensile viscosity Tensile rate 3 6 雙軸拉伸雙軸拉伸 4.3 高分子熔體的拉伸粘度 PS HDPE 3456 3

3、 4 5 log loga (Pas) (Pa) 7 6 3 IIR PMMA PA ABS POM LDPE PP A B C q 拉伸粘度與分子結構、拉伸粘度與分子結構、 分子量、分子量分布、分子量、分子量分布、 鏈纏結、取向等有關鏈纏結、取向等有關 q 機理和規律機理和規律? 低聚合度的低聚合度的 線型聚合物線型聚合物 高聚合度支化聚合物高聚合度支化聚合物 高聚合度線型聚合物高聚合度線型聚合物 很多工業實際例子證明剪切粘應相同的聚合物有不同 的加工行為，究其原因往往起因于拉伸黏度的不同， 因為拉伸黏度對大分子結構改變的敏感程度遠勝于剪 切黏度。迄今為止，聚合物剪切粘度的實驗測量儀器 與技

4、術已經非常成熟。但拉伸粘度測定技本盎展緩慢 。這是因為： 瞬態拉伸粘度測定時，試樣界面容 易變形，需采用懸浮樣品等復雜的辦法；拉伸力必 須通過固體表面傳遞給熔體，目前常用旋轉夾具和粘 接的辦法，但難度較大； 測試時試樣不斷拉長， 即使在較低的Hencky 形變速率下，試樣也被拉長很 多倍，懸浮介質也必須很長；在拉伸過程中，試樣 橫截面的不均勻性易放大而引起試樣破裂。因此，扭 伸黏度測定儀器開發難度很大，商業化進程緩慢，至 今還未達到普遍應用的程度。 拉伸黏度分為瞬態拉伸黏度與穩態拉伸黏度 。在聚合物紡絲、吹膜流暢中，拉伸黏度 是一個瞬態發展的過程，與瞬態拉伸黏度 有密切的關系。 目前主要的拉伸

5、流動測試方法有：熔體拉伸 流變法、Sentmanat拉伸法、熔融紡絲技術 法、潤滑擠壓流動法、氣泡破裂法和入口 收斂法等。 7.1.1 熔體拉伸流變法 聚合物樣片兩端分別被一對旋轉的輸送帶夾住與拉伸，作用 在樣片上的拉伸利由傳感器測得。在測量的過程中，樣片 被熱氮氣（或氬氣）流支撐著保持水平，熱氣流既起到了 恒溫作用又起了無摩擦氣墊。 該測試方法的優點是測試準確度高，試樣也容易制備。然而 測試的拉伸應變速率范圍比較窄，最大值也僅有1s-1。 7.1.2 Sentmanat拉伸法 測量時，驅動軸帶動主動轉鼓轉動，主動轉 鼓帶動從動轉鼓反向以相同的轉速轉動， 這樣一對轉鼓的轉動實現了試樣的拉伸，

6、并使試樣纏繞在轉鼓上。 A為主動轉鼓，B為從動轉鼓，C為軸承， D為內嚙合齒輪， E為底盤，F為驅動軸，G為扭轉軸，H為 試樣，I為安全夾。 7.1.3 熔融紡絲技術法 測量時聚合物熔體從一定長徑比的毛細管中擠出， 接著繞在下面的牽引輪上，這樣聚合物熔體受到 牽引輪施加的垂直向下的拉伸力的作用不斷伸長， 直至熔體斷裂，獲得拉伸力與牽引輪速度的曲線， 再經過一系列換算得到拉伸 應變速率與拉伸黏度的關系。 測量過程近似于工業上的實際紡絲過程， 但是受到擠出脹大的影響 7.1.4 潤滑擠壓流動法 短而長的聚合物試樣被壓在上下兩塊平行 壓板之間。下面的壓板固定，上面的壓板 可以移動。上下壓板與聚合物試樣接觸的 內表面都涂有潤滑劑實驗開始后，對上壓 板施加作用力同時聚合物試樣得到擠壓， 產生雙向拉伸運動。 7.1.5 入口壓力降法 由于在收斂流動中，熔體受到強烈的剪切和拉伸變形， 所以假設管道收縮比無窮小，那么熔體的拉伸應變速率在 毛細管的入口處達到最大值。因而，基于聚合物入口收斂 流動理論和數學原理推導出相關公式，然后