熔體流動速率,即熔融指數(shù),是在標準化熔融指數(shù)儀中于一定的溫度和壓力下,樹脂熔料通過標準毛細管在一定時間內(nèi)(一般10min)內(nèi)流出的熔料克數(shù),單位為g/10min。熔體流動速率是一個選擇塑料加工材料和牌號的重要參考依據(jù),能使選用的原材料更好地適應加工工藝的要求,使制品在成型的可靠性和質(zhì)量方面有所提高。在塑料加工中,熔體流動速率是用來衡量塑料熔體流動性的一個重要指標。通過測定塑料的流動速率,可以研究聚合物的結(jié)構(gòu)因素。
大多數(shù)熱塑性樹脂材料都可以用他的熔體流動速率來表示其粘流態(tài)時的流動性能,熔休流動速率是指在一定溫度和負荷下,聚合物熔體10min通過標準口模的質(zhì)量。通常用英文縮寫MFR(MeltFlowRate)表示。在相同的條件下,單位時間內(nèi)流出量越大,熔體流動速率就越大,這對材料的選用和成型工藝的確定有重要實用價值。但是有一些熱塑性塑料是不能用熔體流動速率來表示的。例如聚四氟乙烯和聚氯乙烯,前者在熔融態(tài)沒有宏觀流動,后者則是熱敏性塑料,其分解溫度低于流動溫度,不能在熔態(tài)測定其流動性能。聚氯乙烯通常用其1%的二氯乙烷溶液的絕對粘度來表征其流動性能,作為加工條件及應用的選擇依據(jù)。
熱固性樹脂通常是含有反應基團的低聚物,合成樹脂廠通常用粘度或滴落溫度來衡量其流動性和分子量的大小,粘度越低流動性就越好,并由此作為加工成型與應用的依據(jù)。熱固性樹脂受熱時有一個流動溫度區(qū)間,在這個區(qū)間內(nèi),溫度越高粘度越低,但是樹脂的交聯(lián)固化就會越塊因而對加工不利。而流動性太好也會導致溢料或者填料與樹脂接頭處缺陷,影響成型過程和產(chǎn)品質(zhì)量。
熱固性塑料的流動性通常用拉西格流程法測定的。其原理是在一點溫度、壓力和壓制時間內(nèi),一定量熱固性塑料經(jīng)拉西格流動模型壓制成型時,測量物料在模型內(nèi)棱柱體流槽中所得的桿狀試樣長度(mm),桿狀試樣越長流動性越好,反之越差。
高聚物流動性的好壞是高分子材料加工時必須考慮的,不同的用途和不同的加工方法,對聚合物的熔體流動速率有不同的要求,比如注射成型所選用的聚合物熔體流動速率較高,擠出成型用的聚合物熔體流動速率較低,吹塑成型的介于兩者之間。
測定不同結(jié)構(gòu)的樹脂熔體的MFR,所選擇的溫度、負荷符合壓強、試樣用量和取樣時間各不相同。我國目前常采用的標準如下表所示(其中共混,共聚等改性的樹脂試樣可參照同類近似條件選用):
熔體流動速率的測量是在熔體流動速率測定儀上進行的,其原理是一個毛細管塑式擠出器。熔體流動速率是在給定的剪切應力下測得的,不存在廣泛的應力-應變關(guān)系,不能用來研究粘度與溫度、剪切速率的依賴關(guān)系,只能用來比較同類結(jié)構(gòu)的高聚物的分子量和熔體粘度的相對值。
1、儀器安放平穩(wěn),調(diào)節(jié)水平,以活塞桿可在料筒內(nèi)自然落下為準。
2、開啟電源,將調(diào)溫旋鈕設(shè)定至230℃,并開始升溫,
3、當實際溫度達到設(shè)定值后,恒溫5min后,按照被測PP物料的牌號確定稱取物料的質(zhì)量。
4、將壓料桿取出,將物料加入料筒并壓實,最后固定好套件,開始計時。
5、等加入時間到6-8min后,在在壓料桿頂部加上選定的砝碼(本實驗PP為2160g),熔融的試樣即從出料口擠出,將開始擠出的15cm長度可能含有氣泡的部分切除后開始計時。
6、按照選定取樣時間(PP應為1min)取樣,樣品數(shù)量不少于5個,含有氣泡的料斷應棄去。
7、每種樹脂試樣都應平行測定兩次,從取樣數(shù)據(jù)中分別求出其MFR值,以算術(shù)平均值作為該試樣的MFR值。若兩次測定差距較大或同一次各段重量差距明顯應找出原因。
8、實驗完畢后,將剩余物料擠出,將料筒和壓料桿趁熱用軟布清理干凈,保證各部分無樹脂融體粘附。
9、注意事項
實驗和清洗是要帶雙層手套,防止燙傷;
料筒壓料桿和出料口等部位尺寸精密,光潔度高,故實驗要謹慎,防止碰撞變形和清洗是材料過硬損傷;
實驗結(jié)束擠出余料時,要輕緩用力,切忌以強力施加,以免儀器損傷。
GB/T 3682-2000《熱塑性塑料熔體質(zhì)量流動速率和熔體體積流動速率的測定》標準規(guī)定了在規(guī)定的溫度和負荷條件下測定熱塑性塑料熔體質(zhì)量流動速率(MFR)和熔體體積流動速率(MVR)的方法.通常,測定熔體流動速率的試驗條件由本標準引用的材料標準規(guī)定.熱塑性塑料的一般試驗條件列于附錄A和附錄B中.在比較填充和非填充熱塑性塑料時,熔體體積流動速率是很有用的.如果知道試驗溫度下的熔體密度,則可以用自動測量裝置測定熔體流動速率.本方法不適用于流變行為受水解、縮聚或交聯(lián)影響的熱塑性塑料.