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熔体流动速率与温度关系

一、熔体流动速率仪介绍:
在高分子材料的成型过程中 如塑料的压制~ 压延~ 挤出~ 注射 化纤的抽丝 橡胶的加工等过程中高分子材料均处于熔体状态O 工业生产中除极少数几种成型方法外 塑料在成形时均处于粘流态O 其流变性能决定了成型加工工艺~ 设备结构形式和所得制品的性能 因此研究塑料熔体的流变行为无论是对于塑料本身特性的研究 还是对于塑料成型加工都显得非常重要 尤其定量分析聚合物熔体流变性能与加工条件间的关系更为重要O 一般情况下 熔体流动速率(MFR) 值越大 表明熔体的流动性和加工性越好[1]O本文通过对几种常见塑料的熔体流动速率仪的测量 根据高分子物理的基本理论 运用*小二乘法建立了温度与MFR 之间的关系。
二、熔体流动速试验部分:
2. 1 实验仪器
pPXRZ-400C 熔体流动速率仪: 吉林大学科教仪器厂产品 标准口模长度( 8. 000. 025) mm 标准口模内径 ( 2. 095 0. 005)mm 活塞杆长度( 255 0. 10) mm 活塞杆直径9 mm 活塞杆头长度( 6. 35 0. 10) mm 活塞杆头直径( 9. 55 0. 06) mmO
2. 2 实验条件[4~ 6]实验条件见Tab. 1O
2. 3 实验原材料
ABS, PA757, 台湾寄美实业公司产品;PP, 独山子石油化工厂产品; LDPE, PE-El800lZ, 大庆石化公司产品; PS, 666D, 北京燕山石化公司产品O
2. 4 试验方案
( l) 按照GB368Z-83 规定的标准实验温度作为aT~T 关系式中的参考温度T0 , 与此相应的MFR 作为MFR(T0 ) ; ( Z ) 改变测试温度T, 分别测定出PP~ LDPE~ PS~ ABS 的MFR值O 结果与讨论 拟合的aT~1/T 曲线方程拟合的aT~l/T 曲线方程见Tab. Z O 依据拟合方程计算出的不同测试温度下的MFR 与试验结果进行比较, 二者之间的误差一般小于l0 , 计算结果与实验数据比较吻合O拟合的ln aT~1/T 关系曲线依据拟合方程, PP~ LDPE~ PS~ ABS 的lnaT~l/T 关系曲线见Fig. l~ Fig. Z ~ Fig. 3~ Fig. 在ln aT~l/T 的坐标系中均得到一条直线,说明aT与l/T 成指数关系, 由此关系式, 可以算出一定温度下的MFR 值。温度对熔体流动速率的影响: 从Fig. 1~Fig. 4 可见 对于同一种高聚物 当温度升高时 aT变小 表明聚合物熔体的粘度下降 熔体流动速率(MFR) 增大 这是因为高聚物熔体的粘度取决于聚合物的组成和分子间的距离 对于一定体积的聚合物 当温度升高时 由于分子链活动能力增强~ 分子链间的相互作用减小流动性增加 因此粘度减小 MFR 增大温度对任何聚合物的熔体流动速率都是有影响的 但对于不同的高聚物 温度的改变对其MFR 的影响是不同的 从Tab. 2 可知 PP~LDPE 的O 值很小 在5000 左右 在aT~ 1/T坐标系中的直线斜率较小 说明温度的改变对其MFR 的影响不大; 而ABS~ PS 的O 值较高在1. 2> 104 左右 在aT~1/T 坐标系中直线的斜率较大 说明温度的改变对其MFR 的影响较大 这种现象是由材料本身的结构决定的 前者为柔性材料 粘流活化能较低; 后者为刚性材料 粘流活化能较高 PP 与ABS 相比 ABS 对温度是非常敏感的 被称为温敏性材料 因为ABS 的分子链是刚性链 分子间作用力大要想提高流动性就必需升高温度以减弱分子间作用力使分子链的活动能力增强。
3. 3. 2 压力对熔体流动速率的影响: 压力是指测试熔体流动速率时所加负荷的大小 负荷的变化相当于剪切应力的变化 聚合物的熔体粘度随剪切速率和剪切应力的变化而变化 本实验依照GB3682-83 标准在恒定压力下测试MFR 所以压力对熔体流动速率的影响本文不作考虑。
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