聚合物表征聚合物流变性能的研究

聚合物流变性能的研究

2023/2/21研究聚合物流变行为的目的

绝大多数聚合物成型加工都是对聚合物流体的加工聚合物流体可能是：

聚合物熔体预聚体聚合物浓溶液2023/2/22研究聚合物流变行为的目的高聚物熔体在流动中都伴随中形变，所以聚合物材料熔融态时的流变性能直接影响其加工性能，从而最终影响着产品的外观及使用性能。流变性能是制定工艺条件的核心问题。流变性能也是设计配方时必须考虑的问题。2023/2/231、测定聚合物流动性的仪器

落球粘度计

旋转粘度计

毛细管粘度计（CapillaryRheometer）

转距流变仪2023/2/241.1落球粘度计

2023/2/251.2旋转粘度计

2023/2/26（1）同轴圆筒式2023/2/27（2）平行平板粘度计

2023/2/28（3）锥板流变仪

2023/2/291.3毛细管流变仪2023/2/2101.3.1仪器结构图2023/2/2111.3.2毛细管流变仪的应用

2023/2/212（1）流变性质与分子结构的关系－指导合成

分子质量分布：A<B<C/S-1a/Pa.s2023/2/213（2）研究添加剂对原材料流变性能的影响

在橡胶的各种添加剂中，炭黑是必不可少的，而且添加量也较大。炭黑的性能及含量对橡胶性能有明显影响。2023/2/214炭黑粒径对物料粘度的影响注：HAF为高耐磨炉黑,粒径d3>d2>d1a/Pa.s/S-12023/2/215炭黑粒径对物料粘度的影响曲线规律：同种炭黑，用量相同时，粒径越小，粘度越大。原因：炭黑粒子表面能吸附分子链形成缠结点，炭黑与胶料形成包容胶和网状结构，使流动困难，粘度增加，从而使流动阻力变大。2023/2/216炭黑含量对物料粘度的影响/S-1a/Pa.s2023/2/217炭黑含量对物料粘度的影响现象：炭黑分数增加，体系粘度随之上升原因：也是由于炭黑粒子吸附的分子链数增多而使体系的流动阻力升高。2023/2/218（3）聚合物粘弹性的研究

挤出胀大效应（Barus效应）熔体破裂效应（不稳定流动）

2023/2/219挤出胀大效应（Barus效应）挤出胀大比：2023/2/220挤出胀大比的测定B值可以通过照相法、激光扫描法测定。2023/2/221挤出胀大现象产生的原因高分子熔体最突出的特征是分子链在分子水平上的缠结，所以分子链越长，弹性越好，挤出胀大效应就越明显。2023/2/222挤出胀大现象带来的问题挤出胀大效应会导致制品变形或者扭曲，影响产品的尺寸稳定性及表面光滑状况，还可能在制品内引起内应力，降低产品的机械性能。2023/2/223避免挤出胀大现象的方法为了保证产品的质量，应该尽量减少挤出胀大现象。研究B值可以指导挤出机口型设计及流道设计。如挤出机头设计成喇叭口型等，就是为了减少出口压力。2023/2/224熔体破裂现象－不稳定流动

波浪形鲨鱼皮状竹节状不规则破碎2023/2/225熔体破裂的影响物料的不稳定流动会影响加工性能，导致产品外观缺陷及使用性能下降。2023/2/2261.4转矩流变仪

可以模拟密炼、挤出等工艺过程2023/2/227仪器结构示意图

2023/2/228工作原理

物料被加到混炼室中，受到转速不同，转速相反二个转子所施加的作用力，使物料在转子与室壁间进行混炼剪切，物料对转子凸棱施加反作用力，这个力由测力传感器测量，再经过机械分级的杠杆力臂转换成克－米(g·m)读数。其转矩大小反应了物料粘度的大小。2023/2/229转矩流变曲线

t1:物料受热压实时间t2:塑化时间（熔融软化）t3:达到平衡转矩时间（物料动态热稳定）t4:物料分解时间M1:最小转矩M2:最大转矩M3:平衡转矩2023/2/230转矩流变曲线各段意义（1）OA：在给定温度和转速下，物料开始粘连，转矩上升到A点。AB：受转子旋转作用，物料很快被压实（赶气），转矩下降到B点。（有的样品没有AB段）2023/2/231转矩流变曲线各段意义（2）BC：物料在热和剪切力的作用下，开始塑化（软化或熔融），物料即由粘连转向塑化，转矩上升至C点。CD：物料在混合器中塑化，逐渐均匀。达到平衡，转矩下降到D。2023/2/232转矩流变曲线各段意义（3）DE：维持恒定转矩，物料平衡阶段。（90秒以上）E－：继续延长塑化时间，导致物料发生分解，交联，固化，使转矩上升或下降。2023/2/233由转矩流变曲线获得的信息判断可加工性确定加工时间（物料在成型之前的时间）确定加工温度评价材料的热稳定性2023/2/234（1）判断可加工性由于M的大小直接反映了物料的粘度和消耗的功率。可以看出此配方是否具有加工的可能性。若M太大，则在加工中需要消耗许多电力，或在更高的温度下，才能降低M，成本提高，这时应考虑改变配比，下调M。2023/2/235（2）加工时间（物料在成型之前的时间）热塑性材料：要求t4不能太短，否则还未成型就已分解、交联。热固性材料：若t4太长，效率低，需等很长时间才能固化、脱模，周期长；若t4太短，来不及出料已固化在螺杆或模具中。2023/2/236（3）加工温度可以测定不同温度下（T）的转矩流变曲线，得到M－T关系。2023/2/237（4）材料的热稳定性以分解时间（t4）的长短来表征。2023/2/2381、研究原材料的可加工性2023/2/239三种PVC原料的转矩流变曲线2023/2/2401＃：t3最长，M3最高，最不宜加工3＃：t3最短，M3最低，最宜加工2023/2/2412、测试聚合物热稳定性2023/2/242PVC加工中常用的稳定剂CaCO3CaSO4SiO2TiO2高岭土红泥碳黑滑石粉2023/2/243CaCO3，红泥

对PVC热稳定性的影响2023/2/244红泥（RM－2）铝土矿中提取Al2O3后的残渣，含有Al2O3、Fe2O3、SiO2等。2023/2/245红泥添加量对PVC热稳定性的影响2023/2/2463、增塑剂吸收情况研究

2023/2/247增塑剂吸收情况观察反应增塑剂的分散快慢;增塑剂与聚合物的相互作用情况。

2023/2/248增塑剂吸收过程的流变曲线2023/2/249不同类型增塑剂吸收过程的流变曲线邻苯二甲酸二辛酯邻苯二甲酸二丁酯邻苯二甲酸二异辛酯2023/2/2503种增塑剂吸收情况分析DIOP：达到平衡的时间（t3)最长，但是达到平衡时的转矩值(M3)最低。（说明吸收完全，增塑效果最好）2023/2/2515、生胶或混炼胶塑化性能天然橡胶胶料在使用前都需要经过有效的塑化如在开炼机或密炼中进行塑化，要达到塑化完全，必须保证有充足的塑化时