2.1熔体破裂现象的机理分析

造成熔体破裂现象的机理十分复杂，肯定地说，它与熔体的非线性粘弹性、与分子链在剪切流场中的取向和解取向（构象变化及分子链松弛的滞后性）、缠结和解缠结及外部工艺条件诸因素有关。

从形变能的观点看，高分子液体的弹性是有限的，其弹性贮能本领也是有限的。当外力作用速率很大，外界赋予液体的形变能远远超出液体可承受的极*，多余能量将以其它形式表现出来，其中产生新表面、消耗表面能是一种形式，即发生熔体破裂。

对HDPE型熔体，其流动时的应力集中效应主要不在口模入口区，而是发生在口模内壁附近。低剪切速率时，熔体流过口模壁，在壁上无滑移，挤出过程正常。当剪切速率增高到一定程度，由于模壁附近的应力集中效应突出，此处的流线会发生断裂。又因为应力集中使熔体贮能大大增加，当能量累积到超过熔体与模壁之间的摩擦力所能承受的极*，将造成熔体沿模壁滑移，熔体突然增速（柱塞上压力下降），同时释放出能量。释能后的熔体又会再次与模壁粘着，从而再集中能量，再发生滑移。这种过程周而复始，将造成聚合物熔体在模壁附近“时滑时粘”，造成平流段挤出压力规律波动，表现在挤出物上呈现出竹节状或套锥形的有规畸变。

当剪切速率再增大时，熔体在模壁附近会出现“全滑动”，这时反而能得到表面光滑的挤出物，即所谓第二光滑挤出区。此时应力集中效应将转到口模入口区。在*的剪切速率下，熔体流线在入口区就发生扰乱，这时的挤出物必然呈无规破裂状。

壁滑现象产生的机理是由于吸附链与相邻的自由链解缠结造成的，而在某种条件下缠结与解缠结之间的振荡是产生鲨鱼皮的原因。

管壁滑移现象多发生在高剪切、低粘附的管道边界状态中。临界剪切应力的大小因具体材料和边界条件而异。据报道，对聚乙烯熔体，临界剪切应力的范围为0.1-0.14MPa。

2.2影响熔体挤出破裂行为的因素

一切能够影响熔体弹性的因素，都将影响聚合物熔体的挤出破裂行为。这些因素大致可分为三类：一是口模的形状和尺寸；二是挤出成型过程的工艺条件；三是挤出物料的性质。

2.2.1口模形状、尺寸的影响

对于HDPE型流体，熔体破裂现象的原因在于模壁处的应力集中效应，因而对于一些特定的原料口模定型段长度越长，挤出物外观有时反而不好。

2.2.2挤出工艺条件的影响

适当升高熔体温度是另一个典型例子。熔体温度升高，粘度下降，会使松弛时间缩短，从而使挤出物外观得以改善。因此在工厂中，升高料温（特别是口模区温度）是解决熔体破裂的快速补救办法。

2.2.3物料性质的影响

从材料角度看，平均分子量大的物料，zui大松弛时间较长，容易发生熔体破裂。而在平均分子量相等的条件下，分子量分布较宽的物料的挤出行为较好，发生熔体破裂的临界剪切速率较高，这可能与宽分布试样中低分子量级组分的增塑作用有关。

3、延缓或消除熔体破裂现象的方法

工业上消除熔体破裂的方法对不同材料可能并不相同，大体上有以下几种：

3.1在聚合物熔体挤出时，zui先出现的破裂现象是鲨鱼皮，而鲨鱼皮的形成与口模的尺寸有关。所以，在模具设计时注意尽量考虑口模、芯模的直径、长径比等对鲨鱼皮产生的影响。

3.2选择特殊的口模材料，如合金钢或其它材料，对口模材料进行特殊处理，如渗N、镀铬处理等。

3.3根据聚合物选择合适的加工助剂（如我厂原来使用的PPA），以改变流动边界条件，可以减缓或消除熔体破裂。

以上仅是一些原则性的解决方法，根据我公司现状建议将现有所有模口模芯重新处理，渗氮处理或表面镀铬，将一个整个PO250机头重新处理渗氮或表面镀铬。对于渗氮或镀铬两种方法请相关部门进行调研试验，以改进目前生产现状。

 

 

 

 

 

 

苏州金韦尔机械

2012-9-14