塑料熔體流動(dòng)速率的測(cè)定

1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

了解熱塑性塑料熔體流動(dòng)速率與加工性能的關(guān)系，掌握熔體流動(dòng)速率的測(cè)試方法。

2. 實(shí)驗(yàn)原理

熔體流動(dòng)速率（MFR）的定義是熱塑性樹脂試樣在*定溫度、恒定壓力下，熔體在10min內(nèi)流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管的質(zhì)量值，單位是g/（10min），通常用MFR來(lái)表示。熔體流動(dòng)速率以前稱為熔融指數(shù)（MI）。

表征高聚物熔體的流動(dòng)性好壞的參數(shù)是熔體的粘度。熔體流動(dòng)速率儀實(shí)際上是簡(jiǎn)單的毛細(xì)管粘度計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它所測(cè)量的是熔體流經(jīng)毛細(xì)管的質(zhì)量流量。由于熔體密度數(shù)據(jù)難于獲得，故*能計(jì)算表觀粘度。但由于質(zhì)量與體積成*定比例，故熔體流動(dòng)速率也就表示了熔體的相對(duì)的粘度量值。因而，熔體流動(dòng)速率可以用作區(qū)別各種熱塑性材料在熔融狀態(tài)時(shí)的流動(dòng)性的*個(gè)指標(biāo)。對(duì)于同*類高聚物，可由此來(lái)比較出分子量的大小。*般來(lái)說(shuō)，同類的高聚物，分子量愈高，其強(qiáng)度、硬度、韌性、缺口沖擊等物理性能也會(huì)相應(yīng)有所提高。反之，分子量小，熔體流動(dòng)速率則增大，材料的流動(dòng)性就相應(yīng)好*些。在塑料加工成型中，對(duì)塑料的流動(dòng)性常有*定的要求。如壓制大型或形狀復(fù)雜的制品時(shí)，需要塑料有較大的流動(dòng)性。如果塑料的流動(dòng)性太小，常會(huì)使塑料在模腔內(nèi)填塞*緊或樹脂與填料分頭聚集(樹脂流動(dòng)性比填料大)，從而使制品質(zhì)量下降，甚至成為廢品。而流動(dòng)性太大時(shí)，會(huì)使塑料溢出模外，造成上下模面發(fā)生*必要的黏合或使導(dǎo)合部件發(fā)生阻塞，給脫模和整理工作造成困難，同時(shí)還會(huì)影響制品尺寸的*度。由此可知，塑料流動(dòng)性的好壞，與加工性能關(guān)系非常密切。在實(shí)際成型加工過(guò)程中，往往是在較高的切變速率的情況下進(jìn)行的。為了獲得適合的加工工藝，通常要研究熔體黏度對(duì)溫度和切變應(yīng)力的依賴關(guān)系。掌握了它們之間的關(guān)系以后，可以通過(guò)調(diào)整溫度和切變應(yīng)力(施加的壓力)來(lái)使熔體在成型過(guò)程中的流動(dòng)性符合加工以及制品性能的要求。由于熔體流動(dòng)速率是在低切變速率的情況下獲得，與實(shí)際加工的條件相差很遠(yuǎn)，因此，熔體流動(dòng)速率的應(yīng)用上，主要是用來(lái)表征由同*工藝流程制成的高聚物其性能的均勻性，并對(duì)熱塑性高聚物進(jìn)行質(zhì)量控制，簡(jiǎn)便地給出熱塑性高聚物熔體流動(dòng)性的度量，作為加工性能的指標(biāo)。例如表2－11是*產(chǎn)*同牌號(hào)的低密度聚乙烯的熔體流動(dòng)速率與性能和用途說(shuō)明。表2－12是某些加工方法適宜的熔體流動(dòng)速率值。

表2－11 *產(chǎn)*同牌號(hào)的低密度聚乙烯的熔體流動(dòng)速率與性能和用途情況比較

表2－12 某些加工方法適宜的熔體流動(dòng)速率值

由于熔體流動(dòng)速率儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉、操作簡(jiǎn)便，對(duì)于某*個(gè)熱塑性聚合物來(lái)說(shuō)，如果從經(jīng)驗(yàn)上建立起熔體流動(dòng)速率與加工條件、產(chǎn)品性能的對(duì)應(yīng)關(guān)系，那么，用熔體流動(dòng)速率來(lái)指導(dǎo)該聚合物的實(shí)際加工生產(chǎn)就很方便，因而熔體流動(dòng)速率的測(cè)定在塑料加工行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，熔體流動(dòng)速率的測(cè)定使用熔體流動(dòng)速率測(cè)定儀。*內(nèi)生產(chǎn)的熱塑性樹脂(尤其是聚烯烴類)*般都附有熔體流動(dòng)速率的指標(biāo)。這些指標(biāo)都是按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件來(lái)測(cè)試的。因?yàn)橄嗤Y(jié)構(gòu)的聚合物，測(cè)定熔體流動(dòng)速率時(shí)所用的試驗(yàn)條件(溫度、壓強(qiáng))*同，所得的熔體流動(dòng)速率也*同。所以，要比較相同結(jié)構(gòu)的聚合物的熔體流動(dòng)速率，必須在相同的測(cè)試條件下進(jìn)行。表2—13是各種塑料熔體流動(dòng)速率測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)條件(ASTM D－1238)。熔體流動(dòng)速率的**標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 3682。

表2－13 各種塑料熔體流動(dòng)速率測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)條件(ASTM D－1238)

①1kgf﹒cm^－2=9.806×10⁴Pa。