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聚合物“奇异”的流变现象(二)——走近毛细管型流变仪

2016-09-02 10:49:00   Source:    Views:

 

毛细管流变仪是目前发展最成熟、应用最广泛的流变测量仪之一,其操作简单、测量范围宽。

 

您可能没有用过毛细管流变仪,但熔融指数仪您一定有所了解。毛细管流变仪可以看成是“升级版”的熔融指数仪,只是口模两端分别增加了压力传感器。

毛细管流变仪的原理比较简单,通过口模两端的压力传感器测定聚合物熔体的压力降,再经过一系列修正和复杂的数学运算得到聚合物熔体在毛细管中的剪切应力和剪切速率的关系。当然,计算和修正不是本文的重点。

 

毛细管型流变仪主要应用于以下几个方面:

1) 根据挤出物的直径和外观,在恒定应力下通过改变毛细管的长径比来研究熔体的弹性和熔体破裂等不稳定流动现象;

2) 预测高聚物的加工行为,优化复合体系配方、最佳成型工艺条件和控制产品质量; 

3) 为高聚物加工机械和成型模具的辅助设计提供基本数据;

4) 作为高聚物大分子结构表征和研究的辅助手段。

应用实例一:测定聚合物熔体的动态粘度

毛细管流变仪最重要的一个功能就是测定聚合物熔体在不同速率下的剪切粘度和拉伸粘度。根据不同剪切速率下的粘度可以帮助我们选择聚合物加工时最适宜的剪切速率。

拉伸粘度更倾向于反映聚合物熔体在拉伸流动过程中的流变行为,而低应变下的拉伸粘度可以为作为聚合物大分子结构表征和研究的辅助手段。

 

应用实例二:测定聚合物熔体的不稳定流动

聚合物挤出成型过程中的不稳定流动,会影响聚合物外观(鲨鱼皮、竹节状等)和降低产量。在注塑成型中的不稳定流动会造成制品表面缺陷和质量不稳定。

然而,如何通过毛细管流变仪测定聚合物熔体发生不稳定流动时的临界剪切速率或剪切应力呢?我们可以对聚合物熔体进行剪切速率或剪切应力扫描,当口模入口端的压力出现如上图所示的波动时说明聚合物熔体发生不稳定流动。

应用实例三:优化复合体系配方

在PC/PLA合金中,分别选取乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)和佳易容®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%)/弹性体复配体系作为增韧相容剂,考察不同相容剂在PC/PLA合金中的差异。

毛细管流变数据显示SAG-008/弹性体体系在测定剪切速率范围内的剪切粘度高于E-MA-GMA体系,这是由于SAG-008中SAN链段与PC的相容性更好,环氧基团活性更高,说明SAG-008/弹性体体系更适宜作为PC/PLA合金的增韧相容剂。



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