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塑料熔体流动速率的测定

发布日期:2023-12-18 人气:244

 塑料熔体流动速率的测定

1. 实验目的

了解热塑性塑料熔体流动速率与加工性能的关系,掌握熔体流动速率的测试方法。

2. 实验原理

熔体流动速率(MFR)的定义是热塑性树脂试样在*定温度、恒定压力下,熔体在10min内流经标准毛细管的质量值,单位是g/(10min),通常用MFR来表示。熔体流动速率以前称为熔融指数(MI)。

表征高聚物熔体的流动性好坏的参数是熔体的粘度。熔体流动速率仪实际上是简单的毛细管粘度计,结构简单,它所测量的是熔体流经毛细管的质量流量。由于熔体密度数据难于获得,故*能计算表观粘度。但由于质量与体积成*定比例,故熔体流动速率也就表示了熔体的相对的粘度量值。因而,熔体流动速率可以用作区别各种热塑性材料在熔融状态时的流动性的*个指标。对于同*类高聚物,可由此来比较出分子量的大小。*般来说,同类的高聚物,分子量愈高,其强度、硬度、韧性、缺口冲击等物理性能也会相应有所提高。反之,分子量小,熔体流动速率则增大,材料的流动性就相应好*些。在塑料加工成型中,对塑料的流动性常有*定的要求。如压制大型或形状复杂的制品时,需要塑料有较大的流动性。如果塑料的流动性太小,常会使塑料在模腔内填塞*紧或树脂与填料分头聚集(树脂流动性比填料大),从而使制品质量下降,甚至成为废品。而流动性太大时,会使塑料溢出模外,造成上下模面发生*必要的黏合或使导合部件发生阻塞,给脱模和整理工作造成困难,同时还会影响制品尺寸的*度。由此可知,塑料流动性的好坏,与加工性能关系非常密切。在实际成型加工过程中,往往是在较高的切变速率的情况下进行的。为了获得适合的加工工艺,通常要研究熔体黏度对温度和切变应力的依赖关系。掌握了它们之间的关系以后,可以通过调整温度和切变应力(施加的压力)来使熔体在成型过程中的流动性符合加工以及制品性能的要求。由于熔体流动速率是在低切变速率的情况下获得,与实际加工的条件相差很远,因此,熔体流动速率的应用上,主要是用来表征由同*工艺流程制成的高聚物其性能的均匀性,并对热塑性高聚物进行质量控制,简便地给出热塑性高聚物熔体流动性的度量,作为加工性能的指标。例如表2-11是*产*同牌号的低密度聚乙烯的熔体流动速率与性能和用途说明。表2-12是某些加工方法适宜的熔体流动速率值。

表2-11 *产*同牌号的低密度聚乙烯的熔体流动速率与性能和用途情况比较

牌号

熔体流动速率

密度ρ/(g.cm-3)

性 能 和 用 途

A-1

2

0.921

加工性能好、耐压、耐冲击、可注塑,模塑,制管材

Ⅱ20A

20

0.920

加工性能好、耐冲击、光泽好,可注塑,模塑,制中空制品

Ⅱ50A

50

0.916

流动性好、有光泽。柔软性特好,可注塑,制塑料花

表2-12 某些加工方法适宜的熔体流动速率值

加工方法

产 品

所需材料的MFR

加工方法

产 品

所需材料的MFR

挤出成型

管材

片材、瓶、薄壁管

电线电缆

薄片、单丝(绳)

多股丝或纤维

瓶(玻璃状物)

胶片(流延薄膜)

<0.1

1~0.5

0.1~1

0.5~1

约1

1~2

9~15

注射成型

涂布

真空成型

模压制件

薄壁制件

涂敷纸

制件

1~2

3~6

9~15

0.2~0.5

由于熔体流动速率仪结构简单、价廉、操作简便,对于某*个热塑性聚合物来说,如果从经验上建立起熔体流动速率与加工条件、产品性能的对应关系,那么,用熔体流动速率来指导该聚合物的实际加工生产就很方便,因而熔体流动速率的测定在塑料加工行业中得到广泛的应用,熔体流动速率的测定使用熔体流动速率测定仪。*内生产的热塑性树脂(尤其是聚烯烃类)*般都附有熔体流动速率的指标。这些指标都是按照规定的标准试验条件来测试的。因为相同结构的聚合物,测定熔体流动速率时所用的试验条件(温度、压强)*同,所得的熔体流动速率也*同。所以,要比较相同结构的聚合物的熔体流动速率,必须在相同的测试条件下进行。表2—13是各种塑料熔体流动速率测定的标准条件(ASTM D-1238)。熔体流动速率的**标准为GB/T 3682。

表2-13 各种塑料熔体流动速率测定的标准条件(ASTM D-1238)

条件

温度/ ºC

荷重/g

压力/

(㎏f·㎝-2

适用塑料

1

2

3

4

5

125

125

190

190

190

325

2160

325

2160

21600

0.46

3.04

0.46

3.04

31.40

聚乙烯

纤维素酯

6

7

190

150

10600

2160

14.06

3.04

聚醋酸乙烯酯

8

9

10

11

200

230

230

190

5000

1200

3800

5000

7.03

1.69

5.34

7.03

聚苯乙烯

ABS树脂

丙烯酸树脂

12

265

12500

17.58

聚三氟乙烯

13

230

2160

3.04

聚丙烯

14

15

190

190

2160

1050

3.04

1.48

聚甲醛

16

310

1200

1.69

聚碳酸酯

17

18

19

20

275

235

235

235

325

*0

2060

5000

0.46

1.41

3.04

7.03

尼龙

①1kgfcm-2=9.806×104Pa

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