1、2022-6-281聚合物流變性能的研究 2022-6-282研究聚合物流變行為的目的研究聚合物流變行為的目的 w 絕大多數聚合物成型加工都是對聚合物流體的絕大多數聚合物成型加工都是對聚合物流體的加工加工w 聚合物流體可能是：聚合物流體可能是： 聚合物熔體聚合物熔體預聚體預聚體 聚合物濃溶液聚合物濃溶液2022-6-283研究聚合物流變行為的目的w 高聚物熔體在流動中都伴隨中形變，所以聚合物材料熔融態時的流變性能直接影響其加工性能，從而最終影響著產品的外觀及使用性能 。w 流變性能是制定工藝條件的核心問題。w 流變性能也是設計配方時必須考慮的問題。2022-6-2841、測定聚合物流動性的儀器

2、、測定聚合物流動性的儀器w 落球粘度計落球粘度計 w 旋轉粘度計旋轉粘度計 2022-6-2851.1 落球粘度計落球粘度計 tklss)(9)(23grlss2022-6-2861.2 旋轉粘度計旋轉粘度計2022-6-287（1 1）同軸圓筒式）同軸圓筒式 220220iiRRRRMRRlRRii22022042022-6-288（2）平行平板粘度計）平行平板粘度計 DR32RM2022-6-289（3）錐板流變儀）錐板流變儀 323RM2022-6-28101.3 毛細管流變儀毛細管流變儀2022-6-28111.3.1儀器結構圖儀器結構圖2022-6-28121.3.2 1.3.2 毛

3、細管流變儀的應用毛細管流變儀的應用2022-6-2813（1 1）流變性質與分子結構的關系流變性質與分子結構的關系指導合成指導合成 w 分子質量分布：ABd2d1a/Pa.s/S-12022-6-2816炭黑粒徑對物料粘度的影響曲線規律：同種炭黑，用量相同時，粒徑越小， 粘度越大。原因：炭黑粒子表面能吸附分子鏈形成纏結點，炭黑與膠料形成包容膠和網狀結構，使流動困難，粘度增加，從而使流動阻力變大。2022-6-2817炭黑含量對物料粘度的影響0123456780123456740%30%20%10%0/S-1a/Pa.s2022-6-2818炭黑含量對物料粘度的影響w 現象：炭黑分數增加，體系粘

4、度隨之上升w 原因：也是由于炭黑粒子吸附的分子鏈數增多而使體系的流動阻力升高。 2022-6-2819（3）聚合物粘彈性的研究）聚合物粘彈性的研究 w 擠出脹大效應（Barus效應） w 熔體破裂效應（不穩定流動） 2022-6-2820擠出脹大效應（Barus效應）0DDB 擠出脹大比：2022-6-2821擠出脹大比的測定wB值可以通過照相法、激光掃描法測定。2022-6-2822擠出脹大現象產生的原因w高分子熔體最突出的特征是分子鏈在分子水平上的纏結，所以分子鏈越長，彈性越好，擠出脹大效應就越明顯。2022-6-2823擠出脹大現象帶來的問題w擠出脹大效應會導致制品變形或者扭曲，影響產品

5、的尺寸穩定性及表面光滑狀況，還可能在制品內引起內應力，降低產品的機械性能。2022-6-2824避免擠出脹大現象的方法w 為了保證產品的質量，應該盡量減少擠出脹大現象。研究B值可以指導擠出機口型設計及流道設計。如擠出機頭設計成喇叭口型等，就是為了減少出口壓力。 2022-6-2825熔體破裂現象不穩定流動熔體破裂現象不穩定流動 w 波浪形 w 鯊魚皮狀w 竹節狀 w 不規則破碎 2022-6-2826熔體破裂的影響w 物料的不穩定流動會影響加工性能，導致產品外觀缺陷及使用性能下降。2022-6-28271.4 轉矩流變儀轉矩流變儀w 可以模擬密煉、擠出等工藝過程2022-6-2828儀器結構示

6、意圖儀器結構示意圖 2022-6-2829工作原理工作原理 w 物料被加到混煉室中，受到轉速不同，轉速相反二個轉子所施加的作用力，使物料在轉子與室壁間進行混煉剪切，物料對轉子凸棱施加反作用力，這個力由測力傳感器測量，再經過機械分級的杠桿力臂轉換成克米(gm)讀數。其轉矩大小反應了物料粘度的大小。 2022-6-2830轉矩流變曲線轉矩流變曲線 t1:物料受熱壓實時間 t2:塑化時間（熔融軟化） t3:達到平衡轉矩時間（物料動態熱穩定）t4:物料分解時間M1:最小轉矩 M2:最大轉矩 M3:平衡轉矩2022-6-2831轉矩流變曲線各段意義（轉矩流變曲線各段意義（1）w OA：在給定溫度和轉速下

7、，物料開始粘連，轉矩上升到A點。w AB：受轉子旋轉作用，物料很快被壓實（趕氣），轉矩下降到B點。（有的樣品沒有AB段）2022-6-2832轉矩流變曲線各段意義（轉矩流變曲線各段意義（2）w BC：物料在熱和剪切力的作用下，開始塑化（軟化或熔融），物料即由粘連轉向塑化，轉矩上升至C點。w CD：物料在混合器中塑化，逐漸均勻。達到平衡，轉矩下降到D。2022-6-2833轉矩流變曲線各段意義（轉矩流變曲線各段意義（3）w DE：維持恒定轉矩，物料平衡階段。（90秒以上）w E：繼續延長塑化時間，導致物料發生分解，交聯，固化，使轉矩上升或下降。2022-6-2834由轉矩流變曲線獲得的信息w 判

8、斷可加工性w 確定加工時間（物料在成型之前的時間）w 確定加工溫度w 評價材料的熱穩定性2022-6-2835（1）判斷可加工性w 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。w 若M太大，則在加工中需要消耗許多電力，或在更高的溫度下，才能降低M ，成本提高，這時應考慮改變配比，下調M。 2022-6-2836（2）加工時間（物料在成型之前的時間）w 熱塑性材料：要求t4不能太短，否則還未成型就已分解、交聯。w 熱固性材料：若t4太長，效率低，需等很長時間才能固化、脫模，周期長；若t4太短，來不及出料已固化在螺桿或模具中。2022-6-2837（3）加工溫

9、度w 可以測定不同溫度下（T）的轉矩流變曲線，得到MT關系。 2022-6-2838（4）材料的熱穩定性w 以分解時間（t4）的長短來表征。 2022-6-28391、研究原材料的可加工性、研究原材料的可加工性2022-6-2840三種PVC原料的轉矩流變曲線 2022-6-28411：t3最長，M3最高，最不宜加工3：t3最短，M3最低，最宜加工 2022-6-28422、測試聚合物熱穩定性、測試聚合物熱穩定性2022-6-2843PVC加工中常用的穩定劑w CaCO3w CaSO4w SiO2w TiO2 w 高嶺土w 紅泥w 碳黑w 滑石粉2022-6-2844CaCO3，紅泥 對PVC

10、熱穩定性的影響2022-6-2845紅泥（RM2）w鋁土礦中提取Al2O3后的殘渣，含有Al2O3、Fe2O3、SiO2等。2022-6-2846紅泥添加量對PVC熱穩定性的影響2022-6-28473、增塑劑吸收情況研究、增塑劑吸收情況研究 2022-6-2848增塑劑吸收情況觀察w反應增塑劑的分散快慢;w增塑劑與聚合物的相互作用情況。 2022-6-2849增塑劑吸收過程的流變曲線2022-6-2850不同類型增塑劑吸收過程的流變曲線鄰苯二甲酸二辛酯 鄰苯二甲酸二丁酯 鄰苯二甲酸二異辛酯 2022-6-28513種增塑劑吸收情況分析w DIOP：達到平衡的時間（t3)最長，但是達到平衡時的轉矩值(M3)最低。（說明吸收完全，增塑效果最好）2022-6-28525、生膠或混煉膠塑化性能、生膠或混煉膠塑化性能w 天然橡膠膠料在使用前都需要經過有效的塑化w 如在開煉機或密煉中進行塑化，要達到塑化完全，必須保證有充足的塑化時間，安全的