壁面滑移是聚合物熔体粘弹性在基础加工中呈现出的一种复杂流变行,是指聚合物熔体在流道壁面承受的剪切应力超过某一临界剪切应力时,熔体将沿着壁面产生滑动。在传统分析熔体在流道内的流动状态时常常忽略壁面滑移现象,而随着微注塑成型行业的不断发展,微尺度效应下的滑移现象越来越得到重视,相继也进行了一些试验研究。但在纤维纺丝成形理论里尚且还没有这方面的报道,尤其在熔融纺丝技术发展到现有的高速纺,甚至超高速纺时,熔体在喷丝板微孔内的滑移现象越来越严重,这导致聚合物熔体具有特殊的流变行为。因此本文针对聚合物熔体在喷丝板微孔内的滑移现象进行研究,确定课题的主要研究内容如下。一、研究了微尺度情况下的壁面滑移,建立相应数学模型;并分别分析了壁面滑移在低剪切和高剪切情况下的流变状态;讨论不同孔径、表面粗糙度、温度等因素对滑移流动的影响。二、对聚合物熔体壁面滑移现象进行数值模拟。基于Navier滑移模型分析熔体存在滑移情况下的流变状态,并对不同微通道尺寸及体积流量下的熔体流动进行数值模拟。结果表明:熔体在存在滑移时的注塑压力及壁面表观剪切速率均得到降低,而且孔道内沿横截面方向的速度梯度也不断减小;随着微通道特征尺寸的减小,熔体壁面滑移现象也随之加大;模拟不同体积流量下的流动行为得出熔体滑移速度随着剪切应力呈幂函数的递增关系。最后对不同滑移因子下熔体在微孔内的速度、压力、粘度、剪切速率的分布及挤出胀大现象进行了数值模拟。三、分别实验研究PET和PA6熔体在低剪切速率和高剪切速率下的壁面滑移现象,讨论剪切应力、表面粗糙度对壁面滑移速度的影响。基于Mooney方程分别计算出PET和PA6熔体在两种剪切速率范围内的滑移速度,同时根据不同滑移因子下熔体压力降与实验压力降的最小标准误差来确定不同状况下Navier模型的滑移因子,最后总结出两种熔体在滑移情况下发生熔体破裂的临界剪切速率值。结果表明:两种熔体在高剪切速率下的滑移现象要明显高于低剪切速率下的滑移现象,通过计算得出的熔体壁面滑移速度随着剪切应力的增加而明显提高,两者之间呈幂函数关系;随着微通道尺寸减小,熔体壁面滑移因子也随之减小,表现出更强的滑移现象,与理论结果相符;不同微通道尺寸下纺丝熔体发生破裂的临界剪切速率不同,随直径变化呈幂函数递减趋势,以0.2mm喷丝板为例,PET和PA6熔体发生破裂的临界剪切速率可以达到22683.4s-1和23167s-1。四、基于滑移理论成立的情况下,对聚酯熔体在不同孔径喷丝板内进行接近临界剪切速率值的纺丝成形实验,并测试纤维的力学性能,讨论剪切速率对纺丝成形的影响。结果表明:聚酯熔体在剪切速率达到2×104 s-1时也具有可纺性,而且纤维均具有良好的力学性能和条干不匀率;随着剪切速率的增大,纤维的条干率明显下降,而纤维强度有所提高。