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熱塑性塑料溶體流動(dòng)速率測(cè)試的影響因素
熱塑性塑料熔體流動(dòng)速率測(cè)試的影響因素
在2020年4月17日發(fā)表的“熱塑性塑料熔體流動(dòng)速率的測(cè)定”中，我們介紹了熱塑性塑料熔體流動(dòng)速率測(cè)定各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之間的差異，這一篇將著重介紹熱塑性塑料熔體流動(dòng)速率測(cè)試的影響因素。
熔體流動(dòng)速率(即熔融指數(shù))是表征高分子聚合物流動(dòng)性的重要指標(biāo)，它與高分子聚合物加工性能、特性粘度、注塑成型后的耐應(yīng)力開裂性、耐熱性及力學(xué)性能有著密切的關(guān)聯(lián)。熔體流動(dòng)速率的測(cè)試對(duì)生產(chǎn)企業(yè)、制造加工企業(yè)以及各領(lǐng)域材料使用單位都有著重要的意義，因此，探討其測(cè)試的影響因素及其規(guī)避方法對(duì)材料的生產(chǎn)和使用也有著重要作用。
定義熱塑性塑料在規(guī)定的溫度、負(fù)荷以及活塞位置的條件下，熔體通過(guò)規(guī)定長(zhǎng)度和內(nèi)徑的口模時(shí)的速率，以規(guī)定時(shí)間擠出的質(zhì)量作為熔體質(zhì)量流動(dòng)速率MFR(MeltMass-FlowRate)，通常以每10分鐘擠出的熔體質(zhì)量來(lái)表示，單位為g/10min；以規(guī)定時(shí)間擠出的體積作為熔體體積流動(dòng)速率MVR(MeltVolume-FlowRate)，通常以每10分鐘擠出的熔體體積來(lái)表示，單位為cm3/10min。
熱塑性塑料熔體流動(dòng)速率的影響因素、彈性因素高聚物熔體是一種粘彈性的流體，在外力的作用下，會(huì)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的彈性流動(dòng)，同時(shí)也會(huì)發(fā)生可回復(fù)的彈性形變。如果將負(fù)荷驟然施加于活塞上，熔體在開始擠出時(shí)速率是下降的，這主要是由彈性因素造成的。
為避免該因素的影響，在試樣加入料筒后，先加上負(fù)荷的一部分，可使熔體的彈性得到一定的衰減。
容量效應(yīng)在測(cè)試過(guò)程中，熔體的流動(dòng)速率逐漸增大，表現(xiàn)出擠出速率與料筒中熔體高度有關(guān)，這可能是由于熔體與料筒有黏附力，該黏附力會(huì)阻礙活塞桿下移。為避免該效應(yīng)的影響，應(yīng)在同一活塞高度截取樣條。
●溫度波動(dòng)熔體流動(dòng)速率與溫度的關(guān)系非常密切，溫度偏高流動(dòng)速率會(huì)高，溫度偏低，流動(dòng)速率則會(huì)變低。如有測(cè)試表明，PP在229.5℃下測(cè)試的熔體流動(dòng)速率為1.83g/10min，而在230℃下測(cè)試的熔體流動(dòng)速率為1.86g/10min，由此可見溫度波動(dòng)對(duì)測(cè)試結(jié)果有一定的影響。為了避免該因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，溫度波動(dòng)應(yīng)盡可能的小(±0.1℃)。
●溫度梯度料筒中存在一定的溫度梯度，料筒中部的溫度會(huì)比上下部分的溫度高一些，因而會(huì)影響熔體的粘度。溫度高，熔體的表觀粘度低，流動(dòng)速率就大。
為避免該因素的影響，應(yīng)在同一活塞高度截取樣條。
●試驗(yàn)環(huán)境試驗(yàn)環(huán)境溫度的波動(dòng)會(huì)對(duì)爐體的控溫有一定影響，建議在溫度波動(dòng)較小的環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，這樣有利于爐體的控溫。
●聚合物降解聚合物在料筒中受熱會(huì)發(fā)生降解，尤其是粉狀聚合物，而且空氣中的氧氣會(huì)更加加速聚合物的熱降解效應(yīng)，從而使熔體粘度降低，加快熔體流動(dòng)速率。
為避免該因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，應(yīng)盡量將料筒內(nèi)的試樣壓緊實(shí)，減少空氣，同時(shí)可以加入一些熱穩(wěn)定劑。另外還可以在測(cè)試時(shí)通入氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，可以有效降低聚合物熱降解的發(fā)生。
●試樣中水分或揮發(fā)性組分吸濕性或含有揮發(fā)性組分的試樣在高溫下會(huì)產(chǎn)生氣泡，使試樣中含有氣泡而無(wú)法取樣。另外水分子是極性分子，在試樣中起到類似增塑劑的作用，水分含量越大，熔體的流動(dòng)速率就會(huì)越大。而且還會(huì)影響測(cè)定結(jié)果的重復(fù)性。
為避免該因素的影響，在測(cè)試前有必要對(duì)試樣進(jìn)行干燥處理,去除水分和揮發(fā)性組分。
因此，為避免上述因素的影響，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，操作時(shí)應(yīng)遵循如下基本原則：熔融指數(shù)儀調(diào)節(jié)水平，按照測(cè)試方法正確設(shè)定各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)，料筒、活塞桿、口模清潔干凈，測(cè)試開始前設(shè)備在規(guī)定溫度下恒溫，嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書執(zhí)行各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)。
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