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切变速率对橡胶弹性效应的影响

发布日期:2019-03-15 09:49:12     浏览次数:21

        切变速率
        已知橡胶在流动过程中的形变包括塑性形变和高弹形变二部份,随着切变速率的增加,高弹形变部分越来越大,以致超过塑性形变部份,最后便会达到某一切变速率(约10秒左右),此时粘流体就象高弹体一样破裂,稳态流动被破坏,这种现象称为融体破裂或高弹湍流。它表明橡胶在高切变速率下破坏了稳定流动形成湍流,而这种湍流与高弹形变有关。

        当产生高弾湍流时,胶料从口型中挤出后,半成品的几何尺寸和断面形状极不规则,象表面起疙,呈现螺旋波纹、竹节等,如图8-22所示。

        

        对由于弹性效应所引起熔体破裂现象,在理论上有待进一步探讨,对表面粗糙问题,一般认为胶料在挤出机内流动时,中心处流速度最大,近壁处胶料受到摩擦速度甚小,当从口型中挤出后,内壁的作用消失,这部份胶料的速度增快,以与中心速度平均化(速度重排),在这一过程中胶料受到应力产生应变,若挤出速度很快胶料受到的应力很大,当超过其应变的能力时,则发生熔体断裂现象,出现表面粗糙不规则。另外一个原因是由于存在局部的不稳定流动如局部发生湍流或涡流(在一些死角和突然收缩处等),当流速较高时,流线素乱,出现熔体破裂现象。
        克服熔体陂坏的主要办法是控制切变速率不要过快。在一定的设备、胶料及温度等条件下,存在一定的临界速率,例如机头口型平直部份越长,临界速率就越高,因而有利于一些应变和不稳定流动的松弛消释。橡胶的结构对临界速率亦有影响。研究出现高弹湍流的临界条件,确定切变速率(Y)和切应力(r)的数值,对生产是很軍要的。低分子液体采用雷诺准数(Re)作为衡量液体发生湍流的准数。但目前还没有适当的参数作为发生高湍流的定量判据,因为高分子比低分子复杂得多,诸如分子量及其分布、微观结的等因素均有很大的影响。下面介绍三种参数:

        

         公式说明,当切变速率約増加与粘度下降到一定比值时(0.025)即发生熔体被裂。对任何胶料来说,只要知道η。就可以求出ηMF
        从上述二个公式看出,在一定加工条件下(Y一定),可以通过改变胶料性质(即调节τmax的大小)来实现防止高弹湍流产生的目的。比如升高温度,改变分子量的大小,以及改变炭黑和软化剂的用量等。

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