聚合物表征聚合物流變性能的研究

聚合物流變性能的研究

2023/2/21研究聚合物流變行為的目的

絕大多數(shù)聚合物成型加工都是對(duì)聚合物流體的加工聚合物流體可能是：

聚合物熔體預(yù)聚體聚合物濃溶液2023/2/22研究聚合物流變行為的目的高聚物熔體在流動(dòng)中都伴隨中形變，所以聚合物材料熔融態(tài)時(shí)的流變性能直接影響其加工性能，從而最終影響著產(chǎn)品的外觀及使用性能。流變性能是制定工藝條件的核心問(wèn)題。流變性能也是設(shè)計(jì)配方時(shí)必須考慮的問(wèn)題。2023/2/231、測(cè)定聚合物流動(dòng)性的儀器

落球粘度計(jì)

旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)

毛細(xì)管粘度計(jì)（CapillaryRheometer）

轉(zhuǎn)距流變儀2023/2/241.1落球粘度計(jì)

2023/2/251.2旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)

2023/2/26（1）同軸圓筒式2023/2/27（2）平行平板粘度計(jì)

2023/2/28（3）錐板流變儀

2023/2/291.3毛細(xì)管流變儀2023/2/2101.3.1儀器結(jié)構(gòu)圖2023/2/2111.3.2毛細(xì)管流變儀的應(yīng)用

2023/2/212（1）流變性質(zhì)與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系－指導(dǎo)合成

分子質(zhì)量分布：A<B<C/S-1a/Pa.s2023/2/213（2）研究添加劑對(duì)原材料流變性能的影響

在橡膠的各種添加劑中，炭黑是必不可少的，而且添加量也較大。炭黑的性能及含量對(duì)橡膠性能有明顯影響。2023/2/214炭黑粒徑對(duì)物料粘度的影響注：HAF為高耐磨爐黑,粒徑d3>d2>d1a/Pa.s/S-12023/2/215炭黑粒徑對(duì)物料粘度的影響曲線規(guī)律：同種炭黑，用量相同時(shí)，粒徑越小，粘度越大。原因：炭黑粒子表面能吸附分子鏈形成纏結(jié)點(diǎn)，炭黑與膠料形成包容膠和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使流動(dòng)困難，粘度增加，從而使流動(dòng)阻力變大。2023/2/216炭黑含量對(duì)物料粘度的影響/S-1a/Pa.s2023/2/217炭黑含量對(duì)物料粘度的影響現(xiàn)象：炭黑分?jǐn)?shù)增加，體系粘度隨之上升原因：也是由于炭黑粒子吸附的分子鏈數(shù)增多而使體系的流動(dòng)阻力升高。2023/2/218（3）聚合物粘彈性的研究

擠出脹大效應(yīng)（Barus效應(yīng)）熔體破裂效應(yīng)（不穩(wěn)定流動(dòng)）

2023/2/219擠出脹大效應(yīng)（Barus效應(yīng)）擠出脹大比：2023/2/220擠出脹大比的測(cè)定B值可以通過(guò)照相法、激光掃描法測(cè)定。2023/2/221擠出脹大現(xiàn)象產(chǎn)生的原因高分子熔體最突出的特征是分子鏈在分子水平上的纏結(jié)，所以分子鏈越長(zhǎng)，彈性越好，擠出脹大效應(yīng)就越明顯。2023/2/222擠出脹大現(xiàn)象帶來(lái)的問(wèn)題擠出脹大效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致制品變形或者扭曲，影響產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性及表面光滑狀況，還可能在制品內(nèi)引起內(nèi)應(yīng)力，降低產(chǎn)品的機(jī)械性能。2023/2/223避免擠出脹大現(xiàn)象的方法為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，應(yīng)該盡量減少擠出脹大現(xiàn)象。研究B值可以指導(dǎo)擠出機(jī)口型設(shè)計(jì)及流道設(shè)計(jì)。如擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)成喇叭口型等，就是為了減少出口壓力。2023/2/224熔體破裂現(xiàn)象－不穩(wěn)定流動(dòng)

波浪形鯊魚皮狀竹節(jié)狀不規(guī)則破碎2023/2/225熔體破裂的影響物料的不穩(wěn)定流動(dòng)會(huì)影響加工性能，導(dǎo)致產(chǎn)品外觀缺陷及使用性能下降。2023/2/2261.4轉(zhuǎn)矩流變儀

可以模擬密煉、擠出等工藝過(guò)程2023/2/227儀器結(jié)構(gòu)示意圖

2023/2/228工作原理

物料被加到混煉室中，受到轉(zhuǎn)速不同，轉(zhuǎn)速相反二個(gè)轉(zhuǎn)子所施加的作用力，使物料在轉(zhuǎn)子與室壁間進(jìn)行混煉剪切，物料對(duì)轉(zhuǎn)子凸棱施加反作用力，這個(gè)力由測(cè)力傳感器測(cè)量，再經(jīng)過(guò)機(jī)械分級(jí)的杠桿力臂轉(zhuǎn)換成克－米(g·m)讀數(shù)。其轉(zhuǎn)矩大小反應(yīng)了物料粘度的大小。2023/2/229轉(zhuǎn)矩流變曲線

t1:物料受熱壓實(shí)時(shí)間t2:塑化時(shí)間（熔融軟化）t3:達(dá)到平衡轉(zhuǎn)矩時(shí)間（物料動(dòng)態(tài)熱穩(wěn)定）t4:物料分解時(shí)間M1:最小轉(zhuǎn)矩M2:最大轉(zhuǎn)矩M3:平衡轉(zhuǎn)矩2023/2/230轉(zhuǎn)矩流變曲線各段意義（1）OA：在給定溫度和轉(zhuǎn)速下，物料開始粘連，轉(zhuǎn)矩上升到A點(diǎn)。AB：受轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)作用，物料很快被壓實(shí)（趕氣），轉(zhuǎn)矩下降到B點(diǎn)。（有的樣品沒(méi)有AB段）2023/2/231轉(zhuǎn)矩流變曲線各段意義（2）BC：物料在熱和剪切力的作用下，開始塑化（軟化或熔融），物料即由粘連轉(zhuǎn)向塑化，轉(zhuǎn)矩上升至C點(diǎn)。CD：物料在混合器中塑化，逐漸均勻。達(dá)到平衡，轉(zhuǎn)矩下降到D。2023/2/232轉(zhuǎn)矩流變曲線各段意義（3）DE：維持恒定轉(zhuǎn)矩，物料平衡階段。（90秒以上）E－：繼續(xù)延長(zhǎng)塑化時(shí)間，導(dǎo)致物料發(fā)生分解，交聯(lián)，固化，使轉(zhuǎn)矩上升或下降。2023/2/233由轉(zhuǎn)矩流變曲線獲得的信息判斷可加工性確定加工時(shí)間（物料在成型之前的時(shí)間）確定加工溫度評(píng)價(jià)材料的熱穩(wěn)定性2023/2/234（1）判斷可加工性由于M的大小直接反映了物料的粘度和消耗的功率?？梢钥闯龃伺浞绞欠窬哂屑庸さ目赡苄浴Ｈ鬗太大，則在加工中需要消耗許多電力，或在更高的溫度下，才能降低M，成本提高，這時(shí)應(yīng)考慮改變配比，下調(diào)M。2023/2/235（2）加工時(shí)間（物料在成型之前的時(shí)間）熱塑性材料：要求t4不能太短，否則還未成型就已分解、交聯(lián)。熱固性材料：若t4太長(zhǎng)，效率低，需等很長(zhǎng)時(shí)間才能固化、脫模，周期長(zhǎng)；若t4太短，來(lái)不及出料已固化在螺桿或模具中。2023/2/236（3）加工溫度可以測(cè)定不同溫度下（T）的轉(zhuǎn)矩流變曲線，得到M－T關(guān)系。2023/2/237（4）材料的熱穩(wěn)定性以分解時(shí)間（t4）的長(zhǎng)短來(lái)表征。2023/2/2381、研究原材料的可加工性2023/2/239三種PVC原料的轉(zhuǎn)矩流變曲線2023/2/2401＃：t3最長(zhǎng)，M3最高，最不宜加工3＃：t3最短，M3最低，最宜加工2023/2/2412、測(cè)試聚合物熱穩(wěn)定性2023/2/242PVC加工中常用的穩(wěn)定劑CaCO3CaSO4SiO2TiO2高嶺土紅泥碳黑滑石粉2023/2/243CaCO3，紅泥

對(duì)PVC熱穩(wěn)定性的影響2023/2/244紅泥（RM－2）鋁土礦中提取Al2O3后的殘?jiān)蠥l2O3、Fe2O3、SiO2等。2023/2/245紅泥添加量對(duì)PVC熱穩(wěn)定性的影響2023/2/2463、增塑劑吸收情況研究

2023/2/247增塑劑吸收情況觀察反應(yīng)增塑劑的分散快慢;增塑劑與聚合物的相互作用情況。

2023/2/248增塑劑吸收過(guò)程的流變曲線2023/2/249不同類型增塑劑吸收過(guò)程的流變曲線鄰苯二甲酸二辛酯鄰苯二甲酸二丁酯鄰苯二甲酸二異辛酯2023/2/2503種增塑劑吸收情況分析DIOP：達(dá)到平衡的時(shí)間（t3)最長(zhǎng)，但是達(dá)到平衡時(shí)的轉(zhuǎn)矩值(M3)最低。（說(shuō)明吸收完全，增塑效果最好）2023/2/2515、生膠或混煉膠塑化性能天然橡膠膠料在使用前都需要經(jīng)過(guò)有效的塑化如在開煉機(jī)或密煉中進(jìn)行塑化，要達(dá)到塑化完全，必須保證有充足的塑化時(shí)