塑料熔體流動速率的測定

1. 實驗目的

了解熱塑性塑料熔體流動速率與加工性能的關系，掌握熔體流動速率的測試方法。

2. 實驗原理

熔體流動速率（MFR）的定義是熱塑性樹脂試樣在*定溫度、恒定壓力下，熔體在10min內流經標準毛細管的質量值，單位是g/（10min），通常用MFR來表示。熔體流動速率以前稱為熔融指數（MI）。

表征高聚物熔體的流動性好壞的參數是熔體的粘度。熔體流動速率儀實際上是簡單的毛細管粘度計，結構簡單，它所測量的是熔體流經毛細管的質量流量。由于熔體密度數據難于獲得，故*能計算表觀粘度。但由于質量與體積成*定比例，故熔體流動速率也就表示了熔體的相對的粘度量值。因而，熔體流動速率可以用作區別各種熱塑性材料在熔融狀態時的流動性的*個指標。對于同*類高聚物，可由此來比較出分子量的大小。*般來說，同類的高聚物，分子量愈高，其強度、硬度、韌性、缺口沖擊等物理性能也會相應有所提高。反之，分子量小，熔體流動速率則增大，材料的流動性就相應好*些。在塑料加工成型中，對塑料的流動性常有*定的要求。如壓制大型或形狀復雜的制品時，需要塑料有較大的流動性。如果塑料的流動性太小，常會使塑料在模腔內填塞*緊或樹脂與填料分頭聚集(樹脂流動性比填料大)，從而使制品質量下降，甚至成為廢品。而流動性太大時，會使塑料溢出模外，造成上下模面發生*必要的黏合或使導合部件發生阻塞，給脫模和整理工作造成困難，同時還會影響制品尺寸的*度。由此可知，塑料流動性的好壞，與加工性能關系非常密切。在實際成型加工過程中，往往是在較高的切變速率的情況下進行的。為了獲得適合的加工工藝，通常要研究熔體黏度對溫度和切變應力的依賴關系。掌握了它們之間的關系以后，可以通過調整溫度和切變應力(施加的壓力)來使熔體在成型過程中的流動性符合加工以及制品性能的要求。由于熔體流動速率是在低切變速率的情況下獲得，與實際加工的條件相差很遠，因此，熔體流動速率的應用上，主要是用來表征由同*工藝流程制成的高聚物其性能的均勻性，并對熱塑性高聚物進行質量控制，簡便地給出熱塑性高聚物熔體流動性的度量，作為加工性能的指標。例如表2－11是*產*同牌號的低密度聚乙烯的熔體流動速率與性能和用途說明。表2－12是某些加工方法適宜的熔體流動速率值。

表2－11 *產*同牌號的低密度聚乙烯的熔體流動速率與性能和用途情況比較

表2－12 某些加工方法適宜的熔體流動速率值

由于熔體流動速率儀結構簡單、價廉、操作簡便，對于某*個熱塑性聚合物來說，如果從經驗上建立起熔體流動速率與加工條件、產品性能的對應關系，那么，用熔體流動速率來指導該聚合物的實際加工生產就很方便，因而熔體流動速率的測定在塑料加工行業中得到廣泛的應用，熔體流動速率的測定使用熔體流動速率測定儀。*內生產的熱塑性樹脂(尤其是聚烯烴類)*般都附有熔體流動速率的指標。這些指標都是按照規定的標準試驗條件來測試的。因為相同結構的聚合物，測定熔體流動速率時所用的試驗條件(溫度、壓強)*同，所得的熔體流動速率也*同。所以，要比較相同結構的聚合物的熔體流動速率，必須在相同的測試條件下進行。表2—13是各種塑料熔體流動速率測定的標準條件(ASTM D－1238)。熔體流動速率的**標準為GB/T 3682。

表2－13 各種塑料熔體流動速率測定的標準條件(ASTM D－1238)

①1kgf﹒cm^－2=9.806×10⁴Pa。