在擠出過程中，擠出物離開模後，其橫截面尺寸因彈性回復而大於口模尺寸產生的出口膨化效應即離模膨脹。聚合物液體在管道中進行剪下流動時要消耗施於液體上的一部分壓力，表現為沿流動方向所出現的壓力降是產生離模膨脹的原因。
基本介紹
- 中文名：離模膨脹
- 原因：沿流動方向所出現的壓力降
- 影響因素：剪下速率
- 例證：水龍頭放水
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產生離模膨脹的原因
聚合物液體在管道中進行剪下流動時要消耗施於液體上的一部分壓力，表現為沿流動方向所出現的壓力降。壓力降除了消耗於粘性液體流動時的摩擦外，還要消耗於聚合物大分子流動過程的高彈形變，在聚合物流出管子的出口端時，高彈形變的回覆又引起液流出現膨脹，特別是聚合物溶體更為明顯，管子出口端這種與聚合物液體彈性行為有密切聯繫的現象就稱為離模膨脹（或稱巴拉斯效應）。一般在擠出過程中,處於熔體狀態的高分子鏈經取向和拉伸作用,分子處於應力狀態.但是離開口模後,分子應力釋放,分子鏈徑向回縮,與流動方向垂直的方向"變胖",也就什麼是是所謂的離模膨脹。
入口區域Le段進入剪下流動區域Ls段時，如果Ls段很長，即L/D很大（如L/D〉16時），則入口效應引起的應變在液體流經Ls段時有足夠的時間得到鬆弛，也就是彈性鬆弛時間短於流經管子Ls段所需的時間時，貯存於液體中的彈性能大部分能在流動中消散。在這種情況下，Ls段中液體因正應力差和剪下流動中貯存的彈性能是引起出口膨脹的主要原因。相反，如果Ls很短（L/D很小）意味著液體流過Ls段所用時間比彈性鬆弛時間還短時，則入口效應所貯存的可逆應變成分在到管子出口之前還來不及完全鬆弛，液體流出管口後在無應力約束下，伸展分子很快回復蜷曲構象，從而使液流產生軸向收縮和顯著的徑向膨脹。這種情況下入口效應中剪下和拉伸作用所貯存的彈性能則是引起膨脹的主要原因。
膨脹比概念
液體流出管口時，液流的直徑並不等於管子出口端的直徑，出現兩種相反情況。對低粘度牛頓液體通常液流縮小變細，對粘彈性聚合物熔體，液流直徑增大膨脹。後一種現象常稱為擠出物脹大。對於大多數聚合物，膨脹的程度用液流離開管口後自然流動時膨脹的最大直徑Df對管子出口端直徑D之比Df/D表示。通常又稱Df/D為膨脹比。
產生離模膨脹的解釋
引起離模膨脹效應有多種解釋，由於大多數聚合物都是粘彈性的，因而更多的人認為，膨化效應乃是液體流動過程中彈性行為的反映。這種彈性行為除與大分子流動過程中的伸展趨向有關外，還與液流中的正應力有關。聚合物分子的這種高彈性形變具有可逆性，只要引起速度梯度的應力一消除，伸展和取向的大分子恢復蜷曲構象，產生彈性回復。可逆應變的回覆與液體繼續受力的情況以及應變鬆弛時間有關。
離模膨脹的影響因素
- 當口模長徑比一定時，膨脹比隨剪下速率的增大而增大；
- 當剪下速率低於臨界剪下速率，膨脹比隨溫度的升高而減少，但最大膨脹比隨溫度的升高而增加;
- 在低於產生熔體破裂的臨界剪下力的情況下，膨脹比隨著剪下力的增大而增大，剪下力高於臨界剪下力的情況下，膨脹比隨著剪下力的增大而減小
- 剪下力恆定時，膨脹比隨著長徑比的增大而減小，當長徑比超過一定範圍後，膨脹比為常數；
- 膨脹比隨著熔體在口模中停留時間指數關係的減小。
日常生活中的離模膨脹
離模膨脹效應（巴勒斯效應）不僅發生在高分子態物質上，還會發生在低分子態物質上。大家都見到過水管放水，如果水以較大的速度噴出水管，則噴出水管後的水柱的直徑必然比水管的直徑大。這是大家司空見慣的場景，如水龍頭放水，其實這正是巴勒斯效應。水在水管內部受到水管壁的作用力，出於被壓縮狀態（有膨脹的趨勢），當水離開水管後，水管壁對水的壓縮作用消失，而水依然有一個反作用力（膨脹趨勢），於是，水就膨脹了。
而這種效應在注射（注塑）過程中得到了非常明顯的體現。高溫下的高分子膠體以很高的速度從噴嘴噴出，這個過程中有一個膨脹效應，注射進模腔中，然後被冷卻，開模，這時候又有一個膨脹效應。如果注射進模腔的塑膠不經過冷卻直接開模的話，這種膨脹效應會更明顯。（當然不經冷卻直接開模的話是比較困難的。）
