流变仪在高分子材料研究中的应用.docVIP

280 2006年中国工程塑料加工应用技术研讨会论文集 流变仪在高分子材料研究中的应用 张怀志张瑞刘柏婷 赵觅 (大庆石化公司研究院。大庆163714) (大庆石油学院化学化工学院，大庆163318) 摘要从流变仪的构成、试验原理和功能出发，着重介绍了转矩流变仪在高分子材料产品研究开发中的应用。 关键词 高分子材料转矩流变仪流变性能 流变仪分毛细管流变仪、旋转流变仪和转矩流 电缆包覆装置和造粒机等；附件部分包括转子、螺 变仪等几种。因试验原理不同，应用亦有区别。这 杆、模头、漏斗、加料器、传感器和电子天平等。根据 里着重介绍转矩流变仪在高分子材料研究中的应 不同的试验要求，将主机、辅机和附件有机地组合起 用。 来，便可完成。 转矩流变仪主要应用于橡塑高分子材料，是一 2转矩流变仪的应用口】 种多功能流变学测试系统，可以用来精选配方、质量 2．1混合器试验 控制、流变学试验和加工性能试验 。其试验原理 混合器相当于一个小型密炼机，是转矩流变仪 是测试材料在高温剪切下转矩的变化。转矩与熔体 的一个重要辅机。由一个“∞”字形混合室和一对 的粘度相关，样品混合时所受阻力与样品熔体粘度 相向旋转的转子组成。转子分四种类型，即轧辊转 成正比，通过作用在转子或螺杆上的反作用扭矩测 子、凸轮转子、班布里转子和西格玛转子。根据试验 得这种阻力。 材料对剪切的要求，选择不同的转子。 流变性是高分子材料在温度和应力作用下流动 在高分子材料的研究过程中，混合试验是必不 产生的粘性和弹性形变行为，它与各种因素的关系 可少的。混合样品的同时，测试扭矩、温度、总扭矩 是高分子材料成型加工中最基本的工艺参数，对原 及随时间变化的关系。在不同的试验条件下测定流 料的使用、添加剂的选择、加工工艺参数的确定、成 变特性、测试颜料的分散效果及添加剂对粘度的影 型设备和模具的设计有着重要的指导作用[2】。 响。试验得到的曲线表征特定的物料混合转矩和温 高分子材料的合成与生产已是成熟的技术，现 度随时间的变化关系，描述了样品的加工性能和过 已开发出多种牌号，但由于市场的实际需求，需要进· 程状态。典型的曲线见图l。 一步研究开发功能化、专用化的产品。在研究新配 方、开发新产品、优化加工工艺的过程中都需要对原 材料及加入添加剂的配方料进行混合试验、流变试 验和加工试验，这些试验均离不开转矩流变仪。转 矩流变仪技术先进、设计合理、功能强大，具有快速 便捷、准确可靠的优点，实验数据涵盖内容丰富。因 此研究人员和使用人员有必要对它的构成、原理和 功能充分的认识和掌握。 1转矩流变仪的构成 转矩流变仪是国际上通用的流变学测试仪器， 从构成上分为三部分，即主机控制系统，测量驱动系 统和辅机附件部分。主机控制系统用于设备的校 正、试验参数的设置、数据的采集、显示和处理，发出 对辅机的参数控制信号；测量驱动系统用于测量温 度、压力、转速和转矩信号，随时把信息传给主机，并 为辅机提供电源和马达驱动；辅机部分包括混合器、 单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、吹膜机、压延挤带机、 张怀志。等：流变仅在高分子材料研究中的应用 28l 了交联，粘度增大，温度也随之有所上升；而c点到 管材料的成型情况。 E点说明物料发生了降解，大分子链断裂，粘度降 (4)吹膜模头用于小量窄幅吹膜，可作光学 低。曲线的本身也直接反映了试验样品的加工性 性能、鱼眼检测试验样品。 能。混合试验除了常用于PE、PP试验外，也常用于 (5)滤网试验圆孔模具在挤出机头装上圆孔 PVC的研究，直接测试PVC的熔融时间和热稳定时 模具，可测试聚合物中碳黑、填料及颜料的分散和颗 间，从而来确定稳定剂的种类和用量。 粒污染情况。试验过程中，较大的颗粒或颜料团块 2．2挤出加工试验 缓慢堵塞过滤装置，从而引起熔体压力随时间上升。 转矩流变仪配备了单螺杆和双螺杆挤出机。在 压力上升，是颗粒或颜料对熔体的污染造成的。 挤出机中，物料得到熔融、混合、压缩、均化、最后挤 (6)电缆包覆模具电缆包覆模具配上牵引装 入模头。第一可以用挤出机模拟实际工艺试验，配 置，可以对金属导线进行低速挂线包覆试验，初步检 方制样，质量控制；第二可以进行小规模生产。配上 验电缆料的挂线包覆性能。 不同的模头，可以加工不同的产品，如配方造粒、压 (7)异型材模具一般用Garvey模具，对高分 延片材、吹膜、挤管、异型材挤出、电缆包覆及毛细管 子材料的挤出特性从外观、截面的一致性及口模胀 流变试验等。挤出机同时带有多个参数的测量，在 大上进行客观评价。 模拟实际加工时，