基于粘性耗散温升平均值法表征微尺度聚合物熔体真实流变行为
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西南科技大学 制造过程测试技术教育部重点实验室,四川 绵阳 621010

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四川省科技厅项目(2023NSFSC0873)


Characterizing the True Rheological Behavior of Microscale Polymer Melts Based on the Average Temperature Rise Method of Viscous Dissipation
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    摘要:

    针对微注塑成型时剪切速率较高,粘性耗散导致熔体温度升高,进而影响粘度测量精度的问题。本文提出一种基于粘性耗散测量温升的平均值法对实际测量粘度修正,以获取微尺度下聚合物熔体的真实流变特性。利用双料筒毛细管流变仪,测试了聚丙烯(PP)在直径500 μm毛细管口模内不同剪切速率下的粘度和粘性耗散温升。通过对粘度进行修正,采用数值模拟与实验测试压力进行对比验证。结果表明,修正后的熔体粘度仿真压力更接近实验压力。在220 ℃,240 ℃和260 ℃ 3种入口温度下,修正后模拟压力与实验压力的平均相对误差为2.83%,最大局部误差为4.82%;未修正模拟压力的平均相对误差为9.24%,最大局部误差为15.81%。

    Abstract:

    Aiming at the problem that the high shear rate during micro-injection molding leads to a rise in melt temperature due to viscous dissipation, which further affects the accuracy of viscosity measurement, in this paper an average-value method based on measuring temperature rise from viscous dissipation to correct the measured viscosity was proposed, so as to obtain the real rheological properties of polymer melts at the microscale. A twin-bore capillary rheometer was used to measure the viscosity and viscous dissipation temperature rise of polypropylene (PP) at different shear rates in a capillary die with a diameter of 500 μm. The viscosity was corrected, and the numerical simulation was compared with the experimental pressure for verification. The results show that the simulated pressure based on the corrected melt viscosity is closer to the experimental pressure. At the three inlet temperatures of 220 °C, 240 °C and 260 °C, the average relative error between the corrected simulated pressure and the experimental pressure is 2.83%, with a maximum local error of 4.82%; the average relative error of the uncorrected simulated pressure is 9.24%, with a maximum local error of 15.81%.

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  • 收稿日期:2025-07-10
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