高聚物的粘弹性

1、实验四姓名：许戴娜 班级：12高分子材料 学号：121505036指导老师：温和 实验时间：2013年6月25日星期二实验项目：高聚物的粘弹性一、实验目的与任务通过测定线型高聚物的蠕变曲线，研究线型高聚物的粘弹性，了解蠕变曲线 个部分的意义，并求出线型高聚物的本体粘度。掌握高聚物熔体流动速率（MFR）或称熔融指数（MI）的测定方法，了解熔 融指数与流动性和数均分子量的关系。二、实验原理蠕变是聚合物的一种力学松弛现象，它是指在恒定温度下和较小恒定外力作 用下，高聚物材料的形变随时间增加而逐渐增大的现象。线型聚合物的蠕变 曲线表示高聚物在恒定应力作用下，相对形变（应变）与时间的关系。从蠕 变曲线上

2、可以了解蠕变过程或蠕变回弹过程由三部分组成：（1）普弹形变（ 1）：又称瞬时弹性形变，以声速发生的弹性形变，应力除去 时，以声速回复，其应力与应变的关系服从胡克定律：s广臭1（2）高弹形变（ 2）：由链段运动产生的形变，随时间的增加逐渐达到形变最 大值，外来除去后时，形变可逐步全部回复。其应力与应变的关系为：b 八 _t、& =（1 e t ）2 E3（3）粘性形变（ 3）：高弹形变达到最大值后，随时间增加，形变与时间关系 成线性变化。它是由于大分子链间沿力场方向产生相对滑移，导致的粘性流动。其形变是不能回复的永久形变。其应力与应变关系服从牛顿定律:b=n ，因为 * =-，所以，8 = t

3、门2因此，在应力作用下，蠕变过程的总形变浇1+ 2+ 3当蠕变过程时间足够长时，e-J 一0，上式可简化为： 由于聚合物和应力一定，则E + M C，为常数，则 =t + C132即，蠕变曲线的直线部分代表粘性流动部分，其斜苦，因此，用作图法可求线型高聚物的本体粘度n 2 .熔融指数表示热塑性高聚物在熔融状态时流动性的大小。因为大部分高聚物都是利用其粘流态下的流动行为进行加工成型。流动性大小决定加工时所需 压力的大小，所以，高聚物必须在其粘流温度（二）以上才能进行加工。对 同一种高聚物来说，可用熔融指数来比较其分子量的大小。在分子量分布大 致相同的情况下，熔融指数小，表示其流动性小，分子量就高

4、。反之，分子 量低。因此，熔融指数是高聚物原料生产和加工企业作为对产品控制的重要 指标，尤其在塑料挤出成型加工中，常用熔融指数来表示高聚物熔体的流动 性、粘度等物理性能。熔融指数测定就是在标准塑料熔融指数测定仪中，在规定的温度即压力 等条件下，使被测物通过指定直径的小孔进行挤出试验，将挤出的各段试样 的平均质量折算成每10min挤出的量。量纲名称为（g/10min）。三、实验材料与仪器（根据实际情况，注明详细规格和物性）原料及其物性：LLDPE、PVC薄膜LLDPE -性能热封性LLDPE薄膜热封性良好，只要达到最低的起封温度就具有良好的热封强度，封口抗污染能力强。熔融性能熔融性能决定于相对分

5、子质量、相对分子质量分布、长支链等因素。同样熔体流动速率胡LLDPE及LDPE 与剪切速率的关系：LLDPE胡行为与相对分子质量分布窄的HDPE相似，比LDPE的熔融粘度高，所以挤出 成型时挤出的载荷增大，发热量也增大。LLDPE的熔融张力比LDPE低，且熔融应力的松弛时间短。可以观察到从” T”型机头挤出的融膜缩颈大， 中空成型时型坯的垂伸度大。由于熔融应力松弛时间短，注射成型品内残留应力小，因此收缩率小，翘曲 也小。热性能聚乙烯的熔点与结晶的完全程度、晶粒大小成比例，因此LLDPE胡熔点比LDPE高10-15摄氏度，此处即使 同样的LLDPE，共聚物单体的碳数越多，其熔点越高。此规律同样适

6、于维卡软化点。薄膜的热封性能与完 全熔着的热封温度相应，LLDPE热封温度比LDPE高10-15摄氏度，而且LLDPE比LDPE熔点范围更窄，所以 薄膜的热封性能良好。LLDPE的耐寒性，就催化温度与熔体流动速率的关系来看，LLDPE脆化温度比LDPE，HDPE都低，这表明可 耐更低的温度。物理力学性能LLDPE的拉伸性能与LDPE性比，拉伸数量、拉伸屈服强度大，特别是拉伸断裂强度和断裂伸长率大，一般 可从应力-应变曲线面积求出断裂时所需要的能量，以此作为树脂刚性的指标。很明显，LLDPE的刚性好， 这可认为是由于LLDPE分子中系链分子多的缘故。刚性与密度的关系：密度越低，刚性越差（即更柔软

7、）。就同一密度来说，LLDPE的冲击强度想打，比C4 更多的C6、C8共聚单体聚合物冲击强度更高。LLDPE薄膜的物理机械性能明显优于LDPE，其柔软性，韧性，耐寒性，耐穿刺性均优于LDPE。PVC薄膜：PVC薄膜,全名为Polyvinylchlorid薄膜，主要成份为聚氯乙烯，另外加入其他成分来增强其耐热性，韧 性，延展性等。这种表面膜的最上层是漆，中间的主要成分是聚氯乙烯，最下层是背涂粘合剂。它是当今 世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料。pvc薄膜的全球使用量在各种合成材料中 高居第二。在可以生产三维表面膜的材料中，PVC是最适合的材料。PVC膜与普通粘贴膜的差异性普通

8、的粘贴膜是在常温下直接用胶水贴在板材的表面上，因此经过一两年后，贴膜就容易脱落。而PVC膜则是应用专用的真空压膜机在110度的高温下压附在板材的表面，因此不易脱落。虽然PVC 膜有优良的质量保证，但有人可能会说，PVC毕竟是化学产品，它就是比不上天然材料，排除不了毒 性和异味，也免不了对环境造成伤害。事实却并非如此，这是因为德国生产PVC膜的原料是经过特殊 的提炼，有毒物质被完全提炼出来，所以PVC是完全无毒无味的，对人体皮肤或是呼吸系统没有任何 刺激，对于那些对木料和油漆过敏的人来说，使用PVC膜包装的家具或厨具是非常合适的。通过使用 PVC膜作装饰膜，人们就可以大量地使用中密板、刨花板、胶

9、合板和纤维板，减少使用木材量仪器设备：MFR测定仪、蠕变实验装置（自制）画实验装置图四、实验方法与步骤试样准备一温度与负荷的选择一切割样条时间选择一测试操作一数据处理一编写测试报告（1）试样准备：试样去湿处理（常用红外灯烘照）。一般根据试样的MI大小选取试样质量。MI (g/10min)试样质量（g）毛细管孔径（mm）0.1 1.0342.0951.03.5453.5256825681.180温度与负荷选择：根据高聚物的粘流温度Tf选择测试温度。测试温度必须 高于被测高聚物的粘流温度，低于热分解温度，否则易使材料热分解。根 据被测高聚物的MI大小选择负荷。粘度大的可选择高负荷。一般可根据 国标

10、或ASTMD1238标准选择温度和负荷。如：PE： 190C/2.16kg ；190C/5.00kg；190C/21.60kg样条切割时间选择：每个切割段所需时间与熔体流动速率有一定关系。一 般流出速率快，切割时间就短，反之则长。用时间来控制取样速率，可使 测试数据的误差减小，准确度提高。MI (10g/10min)切割段时间(sec)MI (g/10min)切割段时间(sec)0.1 0.51202403.51010300.51.06012010255 101.0 3.530602530测试操作数据处理：MI实验记录与结果温度/C负荷/kg切割段所需时间t/Sec切割段质量Wi /g切割段平

11、均质量W /gMI /10/10min12 3451902.16100.9880.1982.371（2）MI计算公式：MI=60泌 ； 诃=二 ；t5（3）W计算公式： M =玉：188 30log（M/）蠕变实验步骤（1）剪取15X3cm的薄膜试样，用米尺和千分表测定三处的宽度和厚度，取平均值。（2）用样品夹将试样上端固定在标尺架上，下端夹上样品夹，使上下夹之间的距离为L0=10cm。（3）将已知重量的砝码挂在下夹上，并立即读取伸长量，作为普弹形变，同时开始计时，作为实验开始的零点。（4）实验初期没2min读取一次伸长量，半小时后每隔5min读取一次伸长量。（5）实验数据与结果处理室温 T= 32 C、应力。=（P1 +P2） /S=9.95（g/cm2）P1砝码质量g、P2下夹质量g ，S薄膜的横断面积cm2时间t0246811111222228303445(min02468024650)长度L10.510.610.810.911.011111111111111.381111.4(cm)000101.