ASA树脂流变性能

1、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的流变性能王艳芳1崔玲玲1徐保良2(1.聊城大学材料学院山东聊城2520592.广东炜林纳功能材料有限公司528521)摘要：用MLW-400型毛细管流变仪测试了丙烯腈一苯乙烯一丙烯酸酯(ASA)树脂的表观黏度、黏流活化能、非牛顿指数等流变参数，讨论了剪切速率、剪切应力、温度对VSA的表观黏度的影响，研究了黏流活化能与剪切速率的变化规律。实验结果表明：随着温度升高,共聚物的表观黏度下降，非牛顿指数增大；随着剪切速率的增大，树脂的黏流活化能降低；其非牛顿指数n小于1,说明ASA是典型的假塑性流体。关键词:丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯；毛细管；流变性能；表观黏度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树脂也称AAS树

4、脂，是由丙烯腈(Acrylonitile)、苯乙烯(Styrene)和丙烯酸酯(Acrylate)组成的三元接枝共聚物，是由德国巴斯夫(BASF)公司开发成功，并与1962年首先实现工业化生产。其力学性能、加工性能、电绝缘性、耐化学腐蚀性与ABS相似。与ABS相比，由于引入不含双键的丙烯酸酯橡胶，耐候性有了本质的改善，可直接用于PVC共挤出门窗型材、汽车、电子电气、日用品和户外体育器材等产品oASA是三元共聚物，与许多高分子材料具有较好的相容性，也可与多种塑料进行共混，得到性能优异的合金材料，女口PC/ASA合金、PA/ASA合金、PVC/ASA合金等。作为一种性质优良的树脂，对其应用有较多研

5、究1-7，然而相关的基础研究却不多。本文利用MLW-400型毛细管流变仪，测试ASA的表观黏度、黏流活化能和非牛顿指数等流变参数，并系统研究了其流变性能，可为其成型工艺条件的合理确定、成型机械及模具的设计和提高制品质量提供参考。实验部分主要原料ASA树脂：PW-978B，A(Acrylonitile)60%o台湾奇美实业有限公司生产。白色粒状，流动系数13g/10min,密度1.031.1g/cm3。1.2实验仪器电热恒温鼓风干燥箱：HG-9245A型上海恒科学仪器有限公司。毛细管流变仪：MLW-400型，长春市智能仪器设备有限公司，毛细管长径比(L/D)为40,未做入口校正。1.3实验方法在

6、恒温干燥箱中，95C温度下，将ASA树脂干燥3小时。取7.5g干燥后的试样放入190C、200C、210C、220C、230C、240C、250C温度下的毛细管流变仪的料筒中，压实，恒温10min，然后挤出，电子记录仪自动记录挤出速度和温度。1.4流变数据处理1.4.1剪切应力(tw):t=PR/2Lw1.4.2剪切速率(Yw):Y=4QP/nR3w1.4.3表观黏度(na)：n=t/yaww1.4.4非牛顿指数(n)：由幕律方程t=Kyn两边取ww对数得：lgTw=lgK+nlgYw式中：AP,作用在毛细管两端的压力降；R,毛细管的半径；L为毛细管长度；L/D为40。Q,从毛细管挤出的容速；

7、K,流体的稠度系数。以lgT对lgY作图，在一定范围内可得一直ww线，由直线斜率可得非牛顿指数n。1.4.5黏流活化能（E）：n在黏流温度以上,高聚物的表观黏度和温度关系符合Arrhenius经验公式：na=Aexp（E/RT）（5）式中：R,气体常数；T，绝对温度。以lnna对1/T作图，可得一直线，由直线斜率可求出ASA的黏流活化能E。n结果与讨论表观黏度与剪切速率的关系190250C,ASA的n与Y关系如下：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的表观黏度随剪切速率的升高而降低，即出现剪切变稀现象，且在高剪切速率区这种变化趋势减弱。由熔体的缠结理论可知，在低剪切速率下，缠结结构解缠的速度慢，程度小，解缠后形成新的缠结结构。因而熔体的流动阻力大，表观黏度也大；在高剪切速率区，大分子的缠结结构发生构象变化，开始解缠结并沿流动方向取向。随着剪切速率的增加，缠结结构被解缠的速度越来越大于其形成的速度，流动阻力减小，体系表观黏度降低，故表现出假塑性流体的流动行为8。表观黏度与剪切应力的关系190C250C,ASA的n与t的关系为：aw4.44.03.63.22.01.190C200C210C2

9、20C230C240C250CaI2.4S2.8Fig.2TherelationshipbetweennaandtwforASA由Fig.2可见，随着剪切应力的增大，ASA熔体的表观黏度降低。这主要是因为剪切应力的增大，使影响熔体流动的缠结点容易解缠，从而降低表观黏度9。2.3表观黏度与温度的关系由Fig.1、Fig.2、和Fig.3可知ASA熔体的表观黏度随温度的升高而降低。这符合聚合物熔体流动的自由体积理论，即升高温度，共混物的自由体积增加，流动单元受到的阻力相应减小，流动单元能量变高，有序化程度减小，松弛时间变短，弹性效应增大，熔体易于流动，因此，表现为黏度随温度升高而下降10-11。F

10、ig.3Therelationshipbetweennand1/TforASAa2.4ASA的黏流活化能由于ASA熔体符合Arrhenius方程，两端取对数得：lnn=lnA+E/RT,以lnn对1/T作图得一ana直线，直线斜率为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可见，随着剪切速率增大ASA的黏流活化能减

11、小，这是由于剪切速率越高，破坏熔体的物理缠结点越多，造成熔体的黏流活化能越低。所以在剪切速率较低时，熔体的黏流活化能较大，对温度的依赖性也更大一些，适当升高加工温度有利于熔体粘度降低。反之，在剪切速率较高时，温度对它的影响较小问。2.5ASA的非牛顿指数ASA在190C250C的流变曲线如图1所示。wFig.4RheologicalcurvesofASA由Fig.4得到不同温度下ASA的非牛顿指数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可见，ASA在190C250C温度范围内，t随y的增大而增加，且近似为线性关ww系，通过线性拟合得斜率小于1。此外表示对牛顿流体行为偏离程度的非牛顿指数ni3，其值等于直线斜率，由此说明ASA是假塑性流体。由于n值越小非牛顿性越强，即n随Y增大而降低越多，aw流变性越强14，所以ASA的非牛顿性随温度升高而减弱。结论ASA在实验条件下为假塑性流体。其表观黏度随着剪切应力和剪切速率的增大而降低，非牛顿指数n1，且随温度的升高而增大。ASA熔体的表观黏度随温度升高而降低，黏流活化能随剪切速率增加而降低。在实验条件下其恒剪切速率下的黏流活化能为27.5KJ/mol69.2KJ/mol。

13、参考文献：刘翔.LuranSASA树脂.弹性体.2008,18:8283陈子成.ASA中性施胶剂的应用及发展趋势.造纸化学品与应用,2008,(1):26-27Dr.ChrisDeArmitt.RaisingthesofteningpointofPVC.PlasticsAdditives&Compounding.July/August2004:32-34吴郁.ASA/PVC共混改性技术在PVC彩色共挤型材加工中应用研究.宁波化工.2007(1):18-21邱卫美，田冶.ASA树脂及其合金的性能与应用.塑料工业,2008,36(7):53-55沈勇，王炼石,张安强.PBA-g-SAN的表征及其对

14、SAN树脂的增韧作用.弹性体.2007,17(2):37-41李有金，任其龙，唐鹏飞等.ASA新型乳化剂的制备及应用.中国造纸.2007,26(1):11-14TwardowskaH，DammannLG，FisherDH.US，6974848.2005刘跃军，李祥刚,黄宇刚.HDPE/EVA共混体系的流变行为研究.湖南工业大学学报，2008，22(3):71-73LenkRS.PolymerRheology.London:AppliedSciencePublisheeersLTP，1978黄灵阁，胡宏伟，蒋爱云等.乙烯-醋酸乙烯共聚物的流变性能.高分子材料科学与工程，2007，23(6):124-126何伟,赛锡高，廖功雄,刘宏博.PPEK-PPS共混物流变性能的研究.工程塑料应用，2002，30(8):16-19DonaldGB.PolymerProc