ASA樹脂流變性能

1、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的流變性能王艷芳1崔玲玲1徐保良2(1.聊城大學(xué)材料學(xué)院山東聊城2520592.廣東煒林納功能材料有限公司528521)摘要：用MLW-400型毛細管流變儀測試了丙烯腈一苯乙烯一丙烯酸酯(ASA)樹脂的表觀黏度、黏流活化能、非牛頓指數(shù)等流變參數(shù)，討論了剪切速率、剪切應(yīng)力、溫度對VSA的表觀黏度的影響，研究了黏流活化能與剪切速率的變化規(guī)律。實驗結(jié)果表明：隨著溫度升高,共聚物的表觀黏度下降，非牛頓指數(shù)增大；隨著剪切速率的增大，樹脂的黏流活化能降低；其非牛頓指數(shù)n小于1,說明ASA是典型的假塑性流體。關(guān)鍵詞:丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯；毛細管；流變性能；表觀黏度Studies

2、onRheologicalPropertiesofASACopolymerABSTRACT:TherheologicalpropertiesofAcrylonitile-styrene-acrylatecopolymerhavebeenstudiedbymeansofMLW-400Rheometer.Theeffectofshearrate,shearstressandtemperatureontheviscosityoftheASAcopolymerwasdiscussed.Theresultshowedthattheapparentviscosityofcopolyesterdecline

3、dandthenon-Newtonindexincreasedwiththeincreasingoftemperature.Thevisco-flowactivitionenergydeclinedwiththeincreasingofshearrate.Non-Newtonindexisless1,indicatingatipicalpseudoplasticnatureofthemeltASAcopolymer.Keywords:ASAcopolymer;capillary;rheologicalproperties;apparentviscosity1)(2)(3)ASA樹脂也稱AAS樹

4、脂，是由丙烯腈(Acrylonitile)、苯乙烯(Styrene)和丙烯酸酯(Acrylate)組成的三元接枝共聚物，是由德國巴斯夫(BASF)公司開發(fā)成功，并與1962年首先實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。其力學(xué)性能、加工性能、電絕緣性、耐化學(xué)腐蝕性與ABS相似。與ABS相比，由于引入不含雙鍵的丙烯酸酯橡膠，耐候性有了本質(zhì)的改善，可直接用于PVC共擠出門窗型材、汽車、電子電氣、日用品和戶外體育器材等產(chǎn)品oASA是三元共聚物，與許多高分子材料具有較好的相容性，也可與多種塑料進行共混，得到性能優(yōu)異的合金材料，女口PC/ASA合金、PA/ASA合金、PVC/ASA合金等。作為一種性質(zhì)優(yōu)良的樹脂，對其應(yīng)用有較多研

5、究1-7，然而相關(guān)的基礎(chǔ)研究卻不多。本文利用MLW-400型毛細管流變儀，測試ASA的表觀黏度、黏流活化能和非牛頓指數(shù)等流變參數(shù)，并系統(tǒng)研究了其流變性能，可為其成型工藝條件的合理確定、成型機械及模具的設(shè)計和提高制品質(zhì)量提供參考。實驗部分主要原料ASA樹脂：PW-978B，A(Acrylonitile)60%o臺灣奇美實業(yè)有限公司生產(chǎn)。白色粒狀，流動系數(shù)13g/10min,密度1.031.1g/cm3。1.2實驗儀器電熱恒溫鼓風干燥箱：HG-9245A型上海恒科學(xué)儀器有限公司。毛細管流變儀：MLW-400型，長春市智能儀器設(shè)備有限公司，毛細管長徑比(L/D)為40,未做入口校正。1.3實驗方法在

6、恒溫干燥箱中，95C溫度下，將ASA樹脂干燥3小時。取7.5g干燥后的試樣放入190C、200C、210C、220C、230C、240C、250C溫度下的毛細管流變儀的料筒中，壓實，恒溫10min，然后擠出，電子記錄儀自動記錄擠出速度和溫度。1.4流變數(shù)據(jù)處理1.4.1剪切應(yīng)力(tw):t=PR/2Lw1.4.2剪切速率(Yw):Y=4QP/nR3w1.4.3表觀黏度(na)：n=t/yaww1.4.4非牛頓指數(shù)(n)：由幕律方程t=Kyn兩邊取ww對數(shù)得：lgTw=lgK+nlgYw式中：AP,作用在毛細管兩端的壓力降；R,毛細管的半徑；L為毛細管長度；L/D為40。Q,從毛細管擠出的容速；

7、K,流體的稠度系數(shù)。以lgT對lgY作圖，在一定范圍內(nèi)可得一直ww線，由直線斜率可得非牛頓指數(shù)n。1.4.5黏流活化能（E）：n在黏流溫度以上,高聚物的表觀黏度和溫度關(guān)系符合Arrhenius經(jīng)驗公式：na=Aexp（E/RT）（5）式中：R,氣體常數(shù)；T，絕對溫度。以lnna對1/T作圖，可得一直線，由直線斜率可求出ASA的黏流活化能E。n結(jié)果與討論表觀黏度與剪切速率的關(guān)系190250C,ASA的n與Y關(guān)系如下：aw4.44.03.6)3.2s.P(2.8(ag1242.01.60.51.01.52.02.53.03.54.0lgY(st)Fig.1Therelationshipbetwee

8、nnaandywforASA由Fig.1可知，ASA的表觀黏度隨剪切速率的升高而降低，即出現(xiàn)剪切變稀現(xiàn)象，且在高剪切速率區(qū)這種變化趨勢減弱。由熔體的纏結(jié)理論可知，在低剪切速率下，纏結(jié)結(jié)構(gòu)解纏的速度慢，程度小，解纏后形成新的纏結(jié)結(jié)構(gòu)。因而熔體的流動阻力大，表觀黏度也大；在高剪切速率區(qū)，大分子的纏結(jié)結(jié)構(gòu)發(fā)生構(gòu)象變化，開始解纏結(jié)并沿流動方向取向。隨著剪切速率的增加，纏結(jié)結(jié)構(gòu)被解纏的速度越來越大于其形成的速度，流動阻力減小，體系表觀黏度降低，故表現(xiàn)出假塑性流體的流動行為8。表觀黏度與剪切應(yīng)力的關(guān)系190C250C,ASA的n與t的關(guān)系為：aw4.44.03.63.22.01.190C200C210C2

9、20C230C240C250CaI2.4S2.8Fig.2TherelationshipbetweennaandtwforASA由Fig.2可見，隨著剪切應(yīng)力的增大，ASA熔體的表觀黏度降低。這主要是因為剪切應(yīng)力的增大，使影響熔體流動的纏結(jié)點容易解纏，從而降低表觀黏度9。2.3表觀黏度與溫度的關(guān)系由Fig.1、Fig.2、和Fig.3可知ASA熔體的表觀黏度隨溫度的升高而降低。這符合聚合物熔體流動的自由體積理論，即升高溫度，共混物的自由體積增加，流動單元受到的阻力相應(yīng)減小，流動單元能量變高，有序化程度減小，松弛時間變短，彈性效應(yīng)增大，熔體易于流動，因此，表現(xiàn)為黏度隨溫度升高而下降10-11。F

10、ig.3Therelationshipbetweennand1/TforASAa2.4ASA的黏流活化能由于ASA熔體符合Arrhenius方程，兩端取對數(shù)得：lnn=lnA+E/RT,以lnn對1/T作圖得一ana直線，直線斜率為E/RT，由此求得黏流活化能。n因此，由Fig.3可求出ASA的恒剪切速率下的黏流活化能，如Tab.1所示。Tab.1TherelationshipbetweenEnandywforforASAY(s-1)6.821.368.32136802100E(KJ/mol)69.260.748.840.834.827.5由Tab.l可見，隨著剪切速率增大ASA的黏流活化能減

11、小，這是由于剪切速率越高，破壞熔體的物理纏結(jié)點越多，造成熔體的黏流活化能越低。所以在剪切速率較低時，熔體的黏流活化能較大，對溫度的依賴性也更大一些，適當升高加工溫度有利于熔體粘度降低。反之，在剪切速率較高時，溫度對它的影響較小問。2.5ASA的非牛頓指數(shù)ASA在190C250C的流變曲線如圖1所示。wFig.4RheologicalcurvesofASA由Fig.4得到不同溫度下ASA的非牛頓指數(shù)n如Tab.2所示。Tab.2Non-Newtonianindex(n)ofASAT(C)190200210220230240250n0.360.360.360.370.390.420.42由Fig.

12、4和Tab.2可見，ASA在190C250C溫度范圍內(nèi)，t隨y的增大而增加，且近似為線性關(guān)ww系，通過線性擬合得斜率小于1。此外表示對牛頓流體行為偏離程度的非牛頓指數(shù)ni3，其值等于直線斜率，由此說明ASA是假塑性流體。由于n值越小非牛頓性越強，即n隨Y增大而降低越多，aw流變性越強14，所以ASA的非牛頓性隨溫度升高而減弱。結(jié)論ASA在實驗條件下為假塑性流體。其表觀黏度隨著剪切應(yīng)力和剪切速率的增大而降低，非牛頓指數(shù)n1，且隨溫度的升高而增大。ASA熔體的表觀黏度隨溫度升高而降低，黏流活化能隨剪切速率增加而降低。在實驗條件下其恒剪切速率下的黏流活化能為27.5KJ/mol69.2KJ/mol。

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