高分子材料基本加工工藝第二章第四節(jié)第一頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六聚合物熔體在管道入口端因出現(xiàn)收斂流動(dòng)，使壓力降突然增大的現(xiàn)象。什么是入口效應(yīng)？1．入口效應(yīng)

如圖所示，熔體從大直徑管道進(jìn)入小直徑管道，需經(jīng)一定距離Le后方能穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。第二頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六

入口區(qū)壓力降突增的原因：

①聚合物以收斂方式進(jìn)入小直徑管時(shí)，為保持體積流率不變，如果管壁處的流速仍保持為零就只有增大熔體內(nèi)的速度梯度，才能滿足調(diào)整流速的要求，為此只有消耗適當(dāng)?shù)哪芰坎拍茉龃笏俣忍荻龋又S流速的增大，流動(dòng)的動(dòng)能也相應(yīng)增大，這也使能量的消耗增多；

②熔體內(nèi)的剪切速率增大，迫使聚合物大分子更大和更快的變形，而這種具有高彈性特征的形變，需克服分子內(nèi)和分子間的作用力，也要消耗一定的能量。第三頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六

2．離模膨脹效應(yīng)什么是離模膨脹效應(yīng)？

當(dāng)聚合物熔體流出流道或澆口時(shí)，熔流發(fā)生體積膨脹的現(xiàn)象叫做離模膨脹效應(yīng)。第四頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六

離模膨脹的原因：聚合物熔體從流道中流出后，周圍壓力大大減小，聚合物內(nèi)的大分子突然變得自由，流動(dòng)變形中已經(jīng)伸展開(kāi)的大分子鏈重新恢復(fù)蜷曲，各分子鏈的間距隨之增大，熔體在流道中形成的取向結(jié)構(gòu)也將重新恢復(fù)到無(wú)序的平衡狀態(tài)，導(dǎo)致聚合物內(nèi)自由空間增大，于是體積相應(yīng)發(fā)生膨脹。第五頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六影響離模膨脹的因素：（1）黏度大和非牛頓性強(qiáng)的聚合物熔體在流動(dòng)過(guò)程中容易產(chǎn)生較大的彈性變形，故離模膨脹效應(yīng)嚴(yán)重。

（3）增大切應(yīng)力和剪切速率(不能超過(guò)極限值)時(shí)，聚合物熔體在流動(dòng)過(guò)程中的彈性變形隨著增加，離模膨脹效應(yīng)加劇。（4）在中等剪切速率范圍內(nèi)，降低溫度不僅會(huì)增大入口效應(yīng)和延長(zhǎng)松弛時(shí)間，同時(shí)還會(huì)因此而加劇離模膨脹效應(yīng)。但當(dāng)剪切速率超過(guò)穩(wěn)定流動(dòng)允許的極限剪切速率后，離模膨脹反而會(huì)隨剪切速率增大而減小。

（2）增大流道直徑和流道的長(zhǎng)徑比，以及減小流道入口處的收斂角，都能減小熔體流動(dòng)過(guò)程中的彈性變形，從而減輕離模膨脹效應(yīng)。第六頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六第四節(jié)高分子熔體在簡(jiǎn)單截面導(dǎo)管中的流動(dòng)

一、高分子熔體在長(zhǎng)圓管中的流動(dòng)取一液柱進(jìn)行分析推導(dǎo)可以得出任意半徑r處的流層所受到的剪切應(yīng)力為：

P為圓管兩端的壓力降、L為管長(zhǎng)。從式中可知，管壁處剪切應(yīng)力最大，中心處為零；剪切應(yīng)力與流動(dòng)性無(wú)關(guān)；剪切應(yīng)力在液體中的分布與半徑成正比，并呈直線關(guān)系；如圖：假設(shè)：聚合物流體（熔體或分散體）在圓管內(nèi)作壓力流動(dòng)、層流，且在等溫條件下穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。第七頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六1、牛頓流體剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系是直線剪切速率就是流體速度沿半徑方向的變化速率（速度梯度），把剪切應(yīng)力關(guān)系式帶入積分得任意半徑速度關(guān)系式得圓管中的層流流動(dòng)的速度分布為一橢圓函數(shù)單位時(shí)間內(nèi)體積流量Q，稱為Hagen-Poiseuille方程進(jìn)行變換得管壁處剪切速率第八頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2、非牛頓流體剪切應(yīng)力與剪切速率是非直線的同理可得任意半徑處速度分布得公式1-29由此看出，速度分布與流動(dòng)指數(shù)有關(guān)，在中心處流速最大，管壁處為零。在管徑方向的分布可用圖表示：第九頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六非牛頓型流體在圓管中流動(dòng)時(shí)的速度分布

m小于1為膨脹型流體；m為極限情況，流動(dòng)為柱塞式；m=1為牛頓型流體；

M大于1為假塑性流體；m=無(wú)窮為極限情況。第十頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六在資料上所查的流動(dòng)曲線大多數(shù)是用牛頓流體的剪切速率作出的，將非牛頓流體的剪切速率看作牛頓流體時(shí)的剪切速率，即所謂的表觀剪切速率（又叫牛頓剪切速率）。真實(shí)剪切速率與表觀剪切速率的關(guān)系為非牛頓流體的拉賓羅維奇（Rabinowitsch)改正。第十一頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六同樣也可以用流動(dòng)常數(shù)K來(lái)修正，引入一個(gè)表