Вопрос каждый понедельник: основы полимеров — какие факторы влияют на эффект расширения при экструзии полимерных материалов?

Вязкость расплава — физическая характеристика самого смолы. . . . . . . .

Явление, при котором при выталкивании расплава полимера через отверстия, капилляры или щели, после выхода из сопла происходит его расширение, в результате чего поперечное сечение становится больше, чем у сечения сопла. Количественно это выражается показателем коэффициента увеличения. Расширение экструдата в расплаве полимера является обычным явлением; это происходит из-за ориентации молекул полимерного расплава внутри формы под действием течения, а при выходе из отверстия формы молекулы снова сворачиваются. Увеличение объема экструдата с ростом скорости сдвига увеличивается, а затем снижается после достижения максимума. Увеличение молекулярной массы и другие факторы, способствующие усилению запутывания (например, увеличение длины боковых ветвей), приведут к увеличению размеров экструдата.

Расширение экструдата в полимерах является распространенным явлением; оно обусловлено ориентацией молекул полимерного расплава под действием направленного потока, после чего молекулы снова сворачиваются. Основными факторами, влияющими на это, являются молекулярная масса и её распределение, длина боковых цепей в молекуле и т. д.

Факторы, влияющие на процесс: Повышение температуры снижает эффект расширения. Увеличение скорости усиливает эффект расширения. Удлинение капилляров снижает эффект расширения. Повышение жесткости также снижает эффект расширения

Сама структура полимера: у него много ветвей, поэтому он довольно гибкий. Также на скорость потока жидкости влияет длина отверстия формы

В общем случае коэффициент расширения полимерного расплава при экструзии снижается по мере повышения температуры. Это происходит потому, что способность молекулярных цепей полимера к движению увеличивается с ростом температуры; в результате этого увеличивается вязкое сопротивление, связанное с накоплением энергии деформации во время течения расплава, что приводит к снижению его упругих свойств.

Расширение полимерного расплава в процессе экструзии в зависимости от механизма включает в себя ньютоновское расширение, расширение, вызванное мгновенным упругим восстановлением, расширение, обусловленное неупругими факторами, а также замедленное расширение (или расширение из-за остаточной релаксации). Что касается эффекта расширения по законам Ньютона, то С. Мидлман и его коллеги провели исследования и выяснили, что при числе Рейнольдса Re G6 коэффициент расширения по законам Ньютона составляет Bnewt = 1,06. Расширение, обусловленное мгновенным упругим восстановлением структуры полимерного расплава, происходит после того, как расплав вытекает из формы для экструзии. Этот процесс тесно связан с временем релаксации расплава. В момент вытекания расплава из формы значение его расширения является небольшим; со временем это значение постепенно увеличивается, а через определенное время расширение становится относительно постоянным. Что касается причин увеличения размеров при экструзии, то в настоящее время считается, что их две: во-первых, это эластическое восстановление после растяжения, вызванное сокращением численности населения; во-вторых, это эластическое восстановление после сдвигового деформирования, обусловленное разницей между сдвиговыми и нормальными напряжениями. Если соотношение длины к диаметру капилляра мало, то основным фактором является первый; если же это соотношение велико, то основным фактором становится второй, что обусловлено постепенным снижением эластичной деформации внутри капилляра после прохождения им значительного расстояния. Увеличение, вызванное неэластичными факторами, обусловлено в основном тепловым эффектом, внутренними силами, поверхностным натяжением и т. д. Задержанное расширение — это медленное расширение, происходящее после мгновенного быстрого расширения, причем это расширение постепенно уменьшается. По первому пункту, касающемуся увеличения объема по закону Ньютона, уже сделаны выводы: увеличение объема, обусловленное неэластичными факторами, незначительно и часто игнорируется при расчете увеличения объема полимеров в процессе экструзии. Исследования расширения полимерного расплава при экструзии в основном посвящены изучению влияния мгновенного упругого расширения и замедленного расширения на процесс расширения расплава при экструзии.

Вязкоэластичность смолы-основы, температура обработки, давление расплава и т. д.