纤维素溶液吹膜过程中拉伸黏度的测定 [复制链接]

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3．2  拉伸速率的变化     23p.g5hJi  
    由膜泡半径及膜厚的变化根据式(5)可计算出离模口不同距离处的拉伸速率(图6)。由图6可知，在离开模口后，纤维素溶液的拉伸速率随离开模口距离的增大而增加，当离开模口大约40mm后拉伸速率开始缓慢下降。这表明在加工过程中拉伸速率不是一个恒定的值。由图6可见，随着牵引速度或△P的增加，拉伸速率增加得快，且在离模口较近处就会形成峰值。这是因为牵引速度或△P变大后，管膜膜泡在纵向或横向形变较大所致。 {O!;cI~  
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3．3  拉伸黏度的变化     jl]p e7-  
    拉伸流动按拉伸是沿一个方向或相互垂直的两个方向同时进行可分为单轴和双轴拉伸流动。通常牛顿流体在单轴拉伸时的拉伸黏度(在拉伸速率很小时)是其零切黏度η0的3倍；在双轴拉伸的情况下，如果横向和纵向的拉伸形变相同(即为等幅拉伸)，牛顿流体在拉伸速率很小时的拉伸黏度ηE是其零切黏度η0的6倍，即： _J"J[$  
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    对于非牛顿流体，只有在拉伸速率很小时，ηE才是常数，即上式成立。图7是用控制应力流变仪对质量份数均为9％的901#木浆溶液和保定棉浆溶液分别测定的剪切黏度随剪切速率变化图，由图可知纤维素溶液均表现出假塑性流体的特征，即幂律指数，n<1。本实验中的901#木浆溶液的挤出温度为95℃，保定棉浆溶液的挤出温度为93℃，由图7可估算出两者在挤出温度时的零切黏度η0均为1 500Pa·s左右。图8为根据式(5)和式(6)计算出的拉伸黏度与拉伸速率的关系，将曲线外推至拉伸速率接近0处(即拉伸速率很小)，ηE在4000～9 000Pa·s之间，也就是其零切黏度，η0的2．7～6倍，这可能与纤维素溶液(非牛顿流体)在吹膜过程中的非等幅拉伸有关。另外，从图8还可看出，在相同拉伸速率条件，棉浆溶液的拉伸黏度比木浆低，这可能是由于保定棉浆的聚合度比901#木浆低所致。 J[K>)@I/  
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    根据式(6)可以算出拉伸黏度随加工方向的变化(图10、11)。图10表明了薄膜在加工过程中表观拉伸黏度沿加工方向的变化。从图中我们可以看出，拉伸黏度在加工方向上先微降，再渐升，最后快速上升。总体上来说，当纤维素质量份数不变时，拉伸黏度还是呈上升趋势，这是拉伸速率与温度共同作用的结果。纤维素溶液刚离开模口时受到较大拉伸，拉伸速率相应增大，由于纤维素溶液为假塑性流体(n<1)，所以随着拉伸速率的增加拉伸黏度略微下降。但随着离模口距离的增大，拉伸黏度并没有继续下降是因为本实验并不是在等温的情况下进行的。由图9可看出膜泡在空气隙中吹胀时会被部分冷却，即膜泡温度沿加工方向逐渐降低。随着加工方向的增加，温度在与拉伸速率的竞争过程中最终占据了绝对的优势，故对应的拉伸黏度也增加得更快。     bV@5B#] 2R  
    由图11中可以看出随着牵引速度和△P的增加，表观拉伸黏度变小，这是因为牵引速度和△P变大后，纵向和横向相应的拉伸速率变大，引起表观拉伸黏度变小。在图11(b)中当牵引速度为6．3cm／s时的拉伸黏度的曲线的变化趋势与上述有所不同，这主要是因为牵引速度变大后，拉伸速率变大，相应地拉伸黏度下降的幅度也比较大。最终由于温度的影响，拉伸黏度在下降后又呈上升趋势。     .M\0+,%/  
    由于拉伸黏度既受拉伸速率又受温度的影响，有人研究了拉伸黏度ηE与温度T、拉伸速率έ的关系，并用下列多元线性回归式来表示：     [vCZD8"Y8  
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    用最小方差分析法对实验数据进行处理，可求得上式中的系数值。借用式(10)，对质量份数为9％的901#木浆溶液(图9中曲线1)的数据进行处理后得出式(11)：     jRjQDK_"ka  
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    对质量份数为9％的保定棉浆溶液(图9中曲线2)的数据进行处理后得出式(12)：     g[xn0rG  
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    上述表达式可以综合反映拉伸速率和温度对拉伸黏度的影响。 =j1Q5@vS  
4  结论     C?b_E  
(1)拉伸速率随轴向距离先增大后减小，在整个吹膜过程中不是一个定值，而有一个峰值。     \RTXfe-`  
(2)在吹膜过程中，当纤维素质量份数不变时，表观拉伸黏度的变化是拉伸速率和温度综合影响的结果，可用一个多元回归式来表示，呈现先微降，再渐升的趋势。     TqMy">>  
(3)在加工过程中，随着牵引速度和△P的增加，膜泡的厚度变小，拉伸速率变大，表观拉伸黏度变小。