熔體強度

聚合物的熔體強度是擠出加工和吹塑加工材料的重要特征。它取決于熔體粘度、熔體的高彈性能、聚合物分子量、溫度以及其它技術(shù)參數(shù)。對于制造大尺寸吹塑制件、較大尺寸和重量的管狀熔體加工設(shè)備是非常重要的。熔體脹大效應(yīng)和熔體強度對模具的選擇和加工過程技術(shù)參數(shù)的選擇很重要，以保證生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品。

對于LDPE/LLDPE體系的研究發(fā)現(xiàn)，分子結(jié)構(gòu)對聚合物熔體的性質(zhì)影響非常大，鏈上含有星狀結(jié)構(gòu)支鏈的聚合物對施加于熔體上的剪切力更敏感。在LLDPE中加入梳狀或者星狀高分子，通過改變加入的梳狀高分子的濃度以及改變梳狀高分子的大分子支化度，可以有效地控制共混物的熔體強度和粘度。在LLDPE中加入10%的梳狀高分子（乙烯與己烯的共聚物），聚合物的熔體強度可以增加一個數(shù)量級，而共混物的熔體流動指數(shù)變化較小。

為了測定聚合物的熔體強度，可以在毛細管流變儀上加裝特殊裝置。其測量的原理是：聚合物熔體的擠出料條通過兩個反向旋轉(zhuǎn)的夾輥的輥隙，夾輥以一定的加速度旋轉(zhuǎn)，將聚合物熔體斷裂時的最大外力定義為熔體強度。此外，由于聚合物熔體在一定剪切力和熱效應(yīng)作用下離開具有一定幾何形狀的毛細管后，達到一定長度時將在自身重力下斷裂，因此這一過程也可以用于測量熔體強度。熔體強度定義為擠出熔體的質(zhì)量與毛細管橫截面積之比（在找個定義下，可以排除難以測量擠出物橫截面積而導致的誤差）。

熔體破裂

熔體破裂是高分子材料加工時會出現(xiàn)的現(xiàn)象。實驗表明，高分子熔體從口模擠出時，當擠出速率過高，達到某一臨界剪切速率時的，容易造成彈性湍流，導致流動不穩(wěn)定，擠出物表面粗糙。隨著擠出速度的增大，可能分別出現(xiàn)波浪形、鯊魚皮形、螺旋形等畸變，最后導致完全無規(guī)則的擠出物斷裂。

聚乙烯在擠出過程中發(fā)生的熔體破裂現(xiàn)象見下圖：

下圖給出了高聚物在不同速度下擠出物外觀示意圖：(a)在低于臨界剪切速率時，高聚物熔體擠出物的表面光滑；(b)、(c)、(d)當剪切速率超過某一臨界值時，就容易出現(xiàn)彈性湍流，導致流動不穩(wěn)地，隨著剪切速率的增加，擠出物的外觀一次出現(xiàn)便秘粗糙（如鯊魚皮狀或桔子皮狀）、尺寸周期性起伏（如波紋狀、竹節(jié)狀和螺旋狀）不規(guī)則擠出物；(e)最后導致完全無規(guī)則的擠出物斷裂，稱為熔體破裂。

熔體破裂的機理目前尚無統(tǒng)一認識，但各種假定都認為這也是高分子熔體彈性行為的表現(xiàn)。出現(xiàn)熔體破裂的臨界剪切速率取決于分子結(jié)構(gòu)和剪切歷史。