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聚合物“奇异”的流变现象(三)——旋转流变仪都用哪了?

2016-09-01 11:57:24   Source:    Views:

旋转流变仪作为流变仪家族中的重要一员,越来越成为材料开发人员应用研究的“宝贝”,它是依靠旋转运动来产生简单剪切,快速确定材料的粘性弹性的仪器。

高分子材料性能和结构的研究方法和仪器,很多研究者都能如数家珍。小编今天给大家带来的旋转流变仪,不仅“高大上”,而且在研究高分子材料结构表征(分子量和分子量分布,长支链结构,织态结构、聚合物增粘等)方面有独特的优势,它也是目前唯一能将高分子材料的微观结构和性能联系在一起的表征手段。

 

应用实例一:聚丙烯长支链结构(HMSPP)的表征

 

具有长链支化结构的聚丙烯(HMSPP)会表现出与线型聚丙烯(LPP)不同的流变性质,其宏观表现在熔垂性的提升和挤出胀大现象更为显著。

动态频率扫描是旋转流变仪表征聚合物分子结构最常用模式,上图中[1]为LPP(PP0)和不同支化程度HMSPP的动态频率扫描谱图,可以看出长支链结构的存在,在流变数据上表现是低频处储能模量(G’)的提升(左图);Cole-Cole拟合(右图)时,长支链结构会出现明显的“甩尾”现象。

[1]是引用文献“ Polymer Engineering & Science, 2010. 50(2): p. 342-351” 中的图片。

 

应用实例二:聚合物扩链效果表征

 

酯降解是聚酯类材料回收行业的难题,选取合适的扩链剂是关键。在回收PET体系中选取佳易容® SAG-008(苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物,环氧含量为8%)作为扩链剂。

可以看到,随SAG-008添加量的增多,回收PET材料低频处储能模量(G’)的提升(左图),Cole-Cole拟合出现明显的“甩尾”现象(右图)。说明SAG-008中的环氧官能团能与PET中的羟基发生反应,起到良好的扩链效果。

 

应用实例三:测量聚合物的分子量和分子量分布

 

旋转流变仪中的配套软件具有直接输出分子量和分子量分布的功能,它是通过流变模拟得到聚合物的分子量和分子量分布,虽然在准确性方面总体不如传统的凝胶渗透色谱法(GPC),但通过该方法得到的分子量和分子量分布与GPC法相比有着无法比拟的优点:如测试周期短、不需要溶剂、灵敏度高,还可以测量一些超高分子量聚合物的分子量和分子量分布。



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