聚合物熔体动态黏弹特性微尺度效应实验研究

• 作者: 刘奎 王敏杰 赵丹阳 王艳色
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 聚合物 微通道 储能模量 耗能模量 黏弹特性 特征尺度
• 年，卷（期）: 2021,（S1）
• 所属期刊栏目: 流体力学与传递现象
• 页码范围: 90-97
• 页数: 7页
• 分类号: TG76,TQ320
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20200052

摘要

针对聚合物熔体在微流道内，因拉伸/压缩作用导致的黏弹特性受物理尺度影响的问题，通过动态剪切流动实验系统研究了四种聚合物材料的黏弹特性，以及黏弹特性随物理尺度的变化规律。结果表明，在角频率1~100rad/s的范围内，聚酰胺、聚氨酯、聚乳酸均表现出耗能模量大于储能模量的黏性占优特征，聚丙烯在高频区时表现出弹性占优特征。储能模量与耗能模量均随着物理特征尺度的减小而降低。物理特征尺度从1000μm减小到250μm的变化过程中，聚氨酯、聚酰胺和聚丙烯三种熔体的弹性效应对微尺度变化的敏感性比黏性效应强烈，储能模量变化率与耗能模量变化率的差值分别为5.8%、4.2%和2.6%。聚乳酸熔体的黏性效应对微尺度变化的敏感性与弹性效应基本一致，其储能模量变化率与耗能模量变化率的差值为-0.3%。材料分子链特征的差异导致储能模量与耗能模量随物理特征尺度减小的变化率不同。熔体黏弹特性对微尺度变化敏感性的强弱依次为聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯和聚乳酸，其黏弹性特征参量的变化率分别为28.6%、22.6%、20.6%和19.45%。