Смешение полимеров в вязко-текучем состоянии.

Данное смешение наиболее равномерно распределяет компоненты. Происходит при t выше текучести. Процесс также может быть периодическим и непрерывным.

Один из распространенных периодических методов - вольцевание. Здесь гомогенизация достигается за счёт многократного пропускания массы через зазор между вращающимися валками.

Валки располагаются параллельно друг другу и вращаются противоположные стороны с разной скоростью. Отношение окружных скоростей валков - фрикция. (Схема сверху). Вследствие прилипания расплава к поверхности валков происходит его втягивание в межвалковый зазор. По ходу движения зазор между валкам уменьшается, поэтому движение расплава происходит как бы с подпором. Через широкий зазор между валками масса втягивается больше, чем пропускается в узкой части. В результате возникает избыточное давление и масса в центре начинает течь в обратную сторону (нижний график - распределение давнюление, в средней части максимально). Вследствие избыточного давления (Р) возникает сдвиговое течение, которое накладывается на поступательное движение расплава, обусловленное движением валков . В середине зазора между валками два циркуляционных вихря, которые обеспечивают перемешивание массы. Сдвиговое течение возникает за счёт разницы сдвижения волков (иными словами зависит от фрикции). Чем больше фрикция и меньше зазор между валками, тем больше скорость сдвига . Циркуляционные вихри, которые возникают на входе и сдвиговое течение в зазоре обуславливают сдвижение расплава только в одной плоскости. Для улучшения однородности массы периодически нужно подрезать расплав на валки и сдвигать по ширине валков. Иногда также для интенсификации смешения в зазоре устанавливают доп валки или вводят в зону противотока клин. Это смещает зону циркуляции в область малых зазоров и повышает скорость сдвига.

Недостаток этого метода:

• Трудоемкость процесса

• Термоокисление полимера (посколько он длительно контактирует с кислородом воздуха)

Смешение в таком состоянии можно проводить: в закрытых смесителях ротарного типа или в экструдерах (одно и дву шнековые агрегаты, дисковые)

Лекция 4.04

Неустойчивое течение расплавов полимера (эластическая турбулентность)

При высоких скоростях выдавливание из формующий каналов на поверхности экструдата появляется шероховатость или разрывы. Это явление неустойчивого течения называется эластической турбулентностью. В начале появляется матовость (мелкая шероховатость), затем по мере увеличения скорости экструдата становится винтообразным или возникают дефекты поверхности типа «апельсиновая кожура», затем периодически дефекты (поверхность бамбука), и наконец на поверхности появляются разрывы или расплав распадается на части. Начало неустойчивого движения соответствует достижению критической скорости и напряжения сдвига. Данное явление (неустойчивое течение) обусловлено пристенный скольжением расплава на стенки канала. При низких скоростях сдвига γ• напряжение сдвига τ, возникающее на стенках канала, меньше сил адгезии расплава и дефектов не наблюдается. По мере увеличения скорости потока напряжение сдвига возрастает, и появляется местная проскальзывание расплава по поверхности. При этом напряжение сдвига резко падает за счёт изменения профиля скорости. После расплав вновь сцепляется с поверхностью и переходит на установившееся течение, после опять новый срыв. Такое периодическое пульсирующее течение вызывает колебание высокоэластических деформации, которые нарушают гладкость струи и обуславливают появление поверхностных дефектов. Если срыв происходит не по всей поверхности сразу, то может возникнуть закручивание струи и образование винтообразной поверхности. Поскольку неустойчивое течение приводит к уменьшению и повышению τ, возникает связь поверхностных дефектов с высокоэластическом свойствами расплава. На критическое значение τ влияет длина канала: чем короче канал, тем при меньших скоростях выступает неустойчивое течение, это объясняется тем, что при больших т, возникающих на входе в канал, они при малой длине канала течение сдвига не успевает отрелаксиловать течение происходит при неустановившемся режиме. Вероятность появления неустойчивого течения возрастает в случае применения канала с плоским входом. При резком переходе от одного сечения к другому во входовой части появляются эластические деформации и гладкость струи нарушается при более низких скоростях, чем при плавном переходе. Экспериментальные данные показывают, что максимальные напряжения т образуются в тонком слое в резервуаре перед входом в канал и возрастает с увеличением расхода. Перед плоским входом могут возникнуть вихри, вызывающие циркуляционное течение. В этой области могут появиться сильные пульсации. Это приводит к колебанию размеров экструдата на выходе из канала. Повысить глянец и уменьшить шероховатость можно за счёт повышения температуры. В результате этого повышения т уменьшается, вязкоупругие свойства проявляются слабее, более быстро происходят релаксационные процессы. Появление поверхностных дефектов ограничивает производительность агрегатов.