剪切流動與剪切黏度

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


一、剪切流動與剪切黏度

在成型加工過程中,塑料熔體在剪切應力作用下所表現的黏度特性、原因及其影響因素等基礎知識極為重要

液體的流動和變形都是在受應力作用的情況下產生的。塑料材料在成型加工過程中所受到的應力主要有剪切應力、拉伸應力和壓縮應力三種。在這三種應力中,剪切應力對塑料材料成型加工最為重要。在擠出機中,螺桿與料筒的拖曳使熔料產生流動;熔體在口模中流動是在壓力作用下產生的。在擠出成型時,塑料材料無論在塑煉、混煉設備中,還是在成型設備如擠出機或是在口模流動的壓力降、所需的功率都要受到剪切應力的制約。

拉伸應力對塑料中拉伸定向的制品與纖維紡絲相當重要,而且常與剪切應力共同出現。壓縮應力的重要性遠不如前二者,一般可以忽略不計,這是因為塑料材料的壓縮變形較小。當然,壓縮應力在某些場合下也不能忽視。在擠出成型中,除擠出-吹塑成型外,重力的作用通常是被忽略的。

(一)塑料熔體的流動狀態

眾所周知,低分子液體在平直導管中受剪切應力而發生流動的形式有層流和湍流兩種。

塑料熔體在成型加工中,大多數情況下是層流;但在少數情況下也出現湍流。其原因是塑料熔體在流動過程會出現彈性效應。畫(ニ)剪切應力的作用圖

圖1-2論述了最簡單的理想拖曳流動(即剪切流動)。圖1-2中,在兩塊平行板中封密了一定量的液體,一塊板固定,給另一塊

板一個拉力(或推力)F,使之沿x軸以穩定的速度運動。平行板的面積為A,平行板的間距為h。因為流動是穩定的,沒有不平

衡的力,所以,在中間層的每層液體受到的剪切應力都相同,

即x=F/A。該層剪切應力作用下該層液體所產生和應變是剪切液體的流動速率,υ/h,稱為剪切速率,。小

從圖1-2中可以看出,在剪切流動過程中,速度梯度的方向與

流動方向是垂直的。

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