聚乙烯及其共混物挤出流动不稳定性的研究

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聚合物熔体高速挤出时的不稳定畸变现象是十分复杂的,研究此类挤出畸变的规律、机理和改善措施具有重要的理论和工艺价值。 本工作选择一批线型和支化聚乙烯及其共聚共混物,采用双毛细管流变仪研究了不同熔体高速挤出时的流动规律及挤出畸变特征。定量描述了鲨鱼皮畸变、挤出压力振荡现象及挤出物外观;对比了线型和支化聚乙烯熔体的流动曲线和压力振荡现象的差别:讨论了温度、挤出速率、熔体组分、共聚共混对鲨鱼皮畸变和挤出压力振荡现象的影响,并从分子链缠结和取向、熔体与口模壁的吸附状态、熔体粘弹性等方面探讨了熔体流动不稳定性的机理。 研究发现,凡线型大分子或带小侧基的大分子熔体,较容易发生壁滑和挤出压力振荡。凡有较大侧基、或分子量分布宽、或带大量短支链的材料,挤出壁滑现象较轻,实验中未观察到压力振荡现象。 通过对线型聚乙烯挤出压力振荡振幅、周期、临界剪切应力、壁滑速度和临界外推滑移长度的定量描述得知:随剪切速率升高,压力振荡的振幅和周期减小而滑移速度和临界外推滑移长度增加;随温度升高,发生压力振荡的临界剪切速率提高,临界剪切应力几乎不变。通过将HDPE与多种物料共混,所得共混物熔体的压力振荡振幅都有不同程度的减小,且振幅随温度升高下降明显。支化LDPE熔体的挤出压力振荡主要产生在毛细管入口处,可能由入口处的不稳定涡流导致形成,这类聚合物发生压力振荡时流动曲线仍保持连续。 在较低挤出速率下,线型聚乙烯熔体还出现鲨鱼皮畸变。通过对鲨鱼皮肋状物的波长和深度的定量描述,发现随剪切速率增加,鲨鱼皮的平均波长和平均深度均增加;随温度升高,鲨鱼皮的平均波长和平均深度均有所降低。一般情况下,通过共混所得挤出物的鲨鱼皮畸变不仅未有改善,反而有所加重;鲨鱼皮畸变的产生与熔体和界面情况密切相关。
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