第七章流变性能测定概述.pptVIP

3.转矩流变仪的流变方程 右图给出不同温度下丁苯橡胶的转矩与转速关系，坐标轴采用双对数坐标，可见，在一定的转速范围内，转矩的对数值与转速的对数值成正比关系，即 其中，t是结构粘性系数，A与t可通过实验数据获得。 可见上式与非牛顿型流体的幂律方程相似。 在密闭式双转子混合器中，这种混合器可以设想成两个相邻的同轴圆筒粘度计，每一个具有一定当量面积，转速分别是N和N‘，设转子混合器中对应于某个平均剪切速率，有确定的平均剪切应力。作用在当量面积上的转矩M与粘性力矩平衡，即与剪切应力相关，其转速与剪切速率相关，因此根据剪切应力与剪切速率关系，可以确认M与N之间有如下关系： 此式即为转矩流变仪的流变方程式，式中n，k即为幂律方程的n，k，c（n）是与n及密闭混合器几何尺寸相关的系数。 4.应用 （一）原材料的检验与研究 图 不同用量稳定剂 对PVC稳定性能影响 随稳定剂用量增加， 开始出现平衡扭矩 上升的时间延长， PVC安全加工时间 随稳定剂用量的增加而增加。 图 不同类型稳定剂 对PVC混炼加工稳定 性的影响 可见，CaZn-Stabi 和Pb-Stab#1两种 稳定剂出现转矩升高的时间较短，而Pb-Stab3#出现升高的时间最长，因此它的稳定效果最好。 可见，利用转矩流变仪可模拟实际加工过程，为选择合适的稳定剂提供依据。 （二）聚合物交联过程研究 右图不同温度对交联PE反应 速率的影响，温度为140， 交联反应开始的时间最长， 反应速率最小，温度为160时， 反应速率最大，时间最短。 聚合物发生交联反应时，分子链由线性结构转变为三维的网状结构，体系粘度增大，转矩升高，因此可用转矩曲线上升作为交联反应开始的标志，转矩上升的速率可以反映交联反应速率的快慢。从加料到开始交联做需要的时间作为安全加工时间，这对聚合物加工是非常重要的，如果安全加工时间太短，聚合物在混合过程中发生交联，如果太长，则会降低生产效率，因此在选择加工条件时，应合理确定加工温度、交联剂用量。 6.4 熔融指数测量仪 1.概述 用熔融指数测量仪测定高分子材料的流动性，是在给定的剪切速率下测定其粘度参数的一种简易方法。但它存在一些不足：口模长径比小，流体在口模中不能充分发展，所以同时存在拉伸与剪切变形； 剪切速率小，约0.5~20s-1，与实际生产有差异，挤塑的剪切速率10~1000s-1，注塑为100~10000s-1 基本结构： （1）料筒：内径9.550±0.025mm，长度在150~180mm之间 （2）活塞：直径9mm。在活塞杆上相距30mm处刻有两道环形标记。 （3）标准口模：内径2.095±0.005mm和1.180±0.010mm两种，高度皆为8.000±0.025mm。 （4）负荷：活塞杆与砝码质量之和，精度±0.5%。 2.测试原理与方法 熔融指数的定义 在一定的温度和负荷下，聚合物熔体每10min通过规定的标准口模的质量，单位g/10min。 ASTM D1238规定了常用聚合物的测试方法，测试条件包括；温度范围125~300℃，负荷范围0.325~21.6Kg。之所以规定这样的测试范围，是为了使MFI值在0.15~25之间的测量取得可信的值。 MFI的计算公式： 其中W为样条质量，t为切样条时间间隔。 3.应用 3.1确定高分子材料的加工方法与用途 MFI是热塑性聚合物熔体流动性的一个表征参数，生产商利用MFI的大小划分产品的等级，确定适用的加工方法与用途。 下表：利用MFI确定不同等级的HDPE的用途 MFI（190℃） 加工方法 典型用途 0.05~0.15 压模，挤出 样模 0.1~1.3 挤出 管材，圆杆 0.1~0.4 吹塑薄膜 薄膜 0.4~0.7 挤出吹塑 储油罐 1.3~3 挤出吹塑 中空制品 3~13 挤出吹塑，注塑 玩具，日用制品 13~25 注塑 螺丝帽 25 注塑 日用制品 6.5其它流变测量仪器 （一）锥板型转子流变仪 属于转子流变仪的一种， 其核心结构由一个旋转 的锥度很小的圆锥体和 一块固定的平板组成， 被测液体充入其中。 圆锥体由半径R、外锥角Θc及转速Ω等参数确定， Ω可连续调节。当圆锥体以一定角速度旋转时，带动液体随之运动，液体作用在固定板上的扭矩M可通过传感器测出。 优点：流场中任一点的剪切应力和速率相等； 圆锥体的旋转速度可控制得很慢，以便测出零剪切 粘度； 可测出法向应力差函数和用于流体动态粘弹性测量。 缺点：由于离心力、边缘熔体破裂及二次流动的影响，高 转速测量受到一定限制。 应用：主要用于高聚物熔体在低剪切下（10-3~10-1s-1）的粘度及第一法向、第二法向应力差测量。 1.