塑料熔體流動速率的測定

1. 實驗目的

了解熱塑性塑料熔體流動速率與加工性能的關(guān)系，掌握熔體流動速率的測試方法。

2. 實驗原理

熔體流動速率（MFR）的定義是熱塑性樹脂試樣在*定溫度、恒定壓力下，熔體在10min內(nèi)流經(jīng)標準毛細管的質(zhì)量值，單位是g/（10min），通常用MFR來表示。熔體流動速率以前稱為熔融指數(shù)（MI）。

表征高聚物熔體的流動性好壞的參數(shù)是熔體的粘度。熔體流動速率儀實際上是簡單的毛細管粘度計，結(jié)構(gòu)簡單，它所測量的是熔體流經(jīng)毛細管的質(zhì)量流量。由于熔體密度數(shù)據(jù)難于獲得，故*能計算表觀粘度。但由于質(zhì)量與體積成*定比例，故熔體流動速率也就表示了熔體的相對的粘度量值。因而，熔體流動速率可以用作區(qū)別各種熱塑性材料在熔融狀態(tài)時的流動性的*個指標。對于同*類高聚物，可由此來比較出分子量的大小。*般來說，同類的高聚物，分子量愈高，其強度、硬度、韌性、缺口沖擊等物理性能也會相應有所提高。反之，分子量小，熔體流動速率則增大，材料的流動性就相應好*些。在塑料加工成型中，對塑料的流動性常有*定的要求。如壓制大型或形狀復雜的制品時，需要塑料有較大的流動性。如果塑料的流動性太小，常會使塑料在模腔內(nèi)填塞*緊或樹脂與填料分頭聚集(樹脂流動性比填料大)，從而使制品質(zhì)量下降，甚至成為廢品。而流動性太大時，會使塑料溢出模外，造成上下模面發(fā)生*必要的黏合或使導合部件發(fā)生阻塞，給脫模和整理工作造成困難，同時還會影響制品尺寸的*度。由此可知，塑料流動性的好壞，與加工性能關(guān)系非常密切。在實際成型加工過程中，往往是在較高的切變速率的情況下進行的。為了獲得適合的加工工藝，通常要研究熔體黏度對溫度和切變應力的依賴關(guān)系。掌握了它們之間的關(guān)系以后，可以通過調(diào)整溫度和切變應力(施加的壓力)來使熔體在成型過程中的流動性符合加工以及制品性能的要求。由于熔體流動速率是在低切變速率的情況下獲得，與實際加工的條件相差很遠，因此，熔體流動速率的應用上，主要是用來表征由同*工藝流程制成的高聚物其性能的均勻性，并對熱塑性高聚物進行質(zhì)量控制，簡便地給出熱塑性高聚物熔體流動性的度量，作為加工性能的指標。例如表2－11是*產(chǎn)*同牌號的低密度聚乙烯的熔體流動速率與性能和用途說明。表2－12是某些加工方法適宜的熔體流動速率值。

表2－11 *產(chǎn)*同牌號的低密度聚乙烯的熔體流動速率與性能和用途情況比較

表2－12 某些加工方法適宜的熔體流動速率值

由于熔體流動速率儀結(jié)構(gòu)簡單、價廉、操作簡便，對于某*個熱塑性聚合物來說，如果從經(jīng)驗上建立起熔體流動速率與加工條件、產(chǎn)品性能的對應關(guān)系，那么，用熔體流動速率來指導該聚合物的實際加工生產(chǎn)就很方便，因而熔體流動速率的測定在塑料加工行業(yè)中得到廣泛的應用，熔體流動速率的測定使用熔體流動速率測定儀。*內(nèi)生產(chǎn)的熱塑性樹脂(尤其是聚烯烴類)*般都附有熔體流動速率的指標。這些指標都是按照規(guī)定的標準試驗條件來測試的。因為相同結(jié)構(gòu)的聚合物，測定熔體流動速率時所用的試驗條件(溫度、壓強)*同，所得的熔體流動速率也*同。所以，要比較相同結(jié)構(gòu)的聚合物的熔體流動速率，必須在相同的測試條件下進行。表2—13是各種塑料熔體流動速率測定的標準條件(ASTM D－1238)。熔體流動速率的**標準為GB/T 3682。

表2－13 各種塑料熔體流動速率測定的標準條件(ASTM D－1238)

①1kgf﹒cm^－2=9.806×10⁴Pa。