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剪切流动与剪切黏度

Date:2019/12/3 9:01:03 / Read: / Source:本站


一、剪切流动与剪切黏度

在成型加工过程中,塑料熔体在剪切应力作用下所表现的黏度特性、原因及其影响因素等基础知识极为重要

液体的流动和变形都是在受应力作用的情况下产生的。塑料材料在成型加工过程中所受到的应力主要有剪切应力、拉伸应力和压缩应力三种。在这三种应力中,剪切应力对塑料材料成型加工最为重要。在挤出机中,螺杆与料筒的拖曳使熔料产生流动;熔体在口模中流动是在压力作用下产生的。在挤出成型时,塑料材料无论在塑炼、混炼设备中,还是在成型设备如挤出机或是在口模流动的压力降、所需的功率都要受到剪切应力的制约。

拉伸应力对塑料中拉伸定向的制品与纤维纺丝相当重要,而且常与剪切应力共同出现。压缩应力的重要性远不如前二者,一般可以忽略不计,这是因为塑料材料的压缩变形较小。当然,压缩应力在某些场合下也不能忽视。在挤出成型中,除挤出-吹塑成型外,重力的作用通常是被忽略的。

(一)塑料熔体的流动状态

众所周知,低分子液体在平直导管中受剪切应力而发生流动的形式有层流和湍流两种。

塑料熔体在成型加工中,大多数情况下是层流;但在少数情况下也出现湍流。其原因是塑料熔体在流动过程会出现弹性效应。画(ニ)剪切应力的作用图

图1-2论述了最简单的理想拖曳流动(即剪切流动)。图1-2中,在两块平行板中封密了一定量的液体,一块板固定,给另一块

板一个拉力(或推力)F,使之沿x轴以稳定的速度运动。平行板的面积为A,平行板的间距为h。因为流动是稳定的,没有不平

衡的力,所以,在中间层的每层液体受到的剪切应力都相同,

即x=F/A。该层剪切应力作用下该层液体所产生和应变是剪切液体的流动速率,υ/h,称为剪切速率,。小

从图1-2中可以看出,在剪切流动过程中,速度梯度的方向与

流动方向是垂直的。

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