在2020年4月17日發表的“熱塑性塑料熔體流動速率的測定”中，我們介紹了熱塑性塑料熔體流動速率測定各個標準之間的差異，這一篇將著重介紹熱塑性塑料熔體流動速率測試的影響因素。

       眾所周知熔體流動速率（即熔融指數）是表征高分子聚合物流動性的重要指標，它與高分子聚合物加工性能、特性粘度、注塑成型后的耐應力開裂性、耐熱性及力學性能有著密切的關聯。熔體流動速率的測試對生產企業、制造加工企業以及各領域材料使用單位都有著重要的意義，因此，探討其測試的影響因素及其規避方法對材料的生產和使用也有著重要作用。

       定義

       熱塑性塑料在規定的溫度、負荷以及活塞位置的條件下，熔體通過規定長度和內徑的口模時的速率，以規定時間擠出的質量作為熔體質量流動速率MFR（Melt Mass-Flow Rate），通常以每10分鐘擠出的熔體質量來表示，單位為g/10min；以規定時間擠出的體積作為熔體體積流動速率MVR（Melt Volume-Flow Rate），通常以每10分鐘擠出的熔體體積來表示，單位為cm3/10min。

 

       熱塑性塑料熔體流動速率的影響因素

 

       彈性因素

       高聚物熔體是一種粘彈性的流體，在外力的作用下，會發生不可逆轉的彈性流動，同時也會發生可回復的彈性形變。如果將負荷驟然施加于活塞上，熔體在開始擠出時速率是下降的，這主要是由彈性因素造成的。

       為避免該因素的影響，在試樣加入料筒后，先加上負荷的一部分，可使熔體的彈性得到一定的衰減。

 

       容量效應

       在測試過程中，熔體的流動速率逐漸增大，表現出擠出速率與料筒中熔體高度有關，這可能是由于熔體與料筒有黏附力，該黏附力會阻礙活塞桿下移。

       為避免該效應的影響，應在同一活塞高度截取樣條。

 

       ● 溫度波動

       熔體流動速率與溫度的關系非常密切，溫度偏高流動速率會高，溫度偏低，流動速率則會變低。如有測試表明，PP在229.5℃下測試的熔體流動速率為1.83g/10min，而在230℃下測試的熔體流動速率為1.86g/10min，由此可見溫度波動對測試結果有一定的影響。為了避免該因素對測試結果的影響，溫度波動應盡可能的小（±0.1℃）。

 

       ● 溫度梯度

       料筒中存在一定的溫度梯度，料筒中部的溫度會比上下部分的溫度高一些，因而會影響熔體的粘度。溫度高，熔體的表觀粘度低，流動速率就大。

       為避免該因素的影響，應在同一活塞高度截取樣條。

 

       ● 試驗環境

       試驗環境溫度的波動會對爐體的控溫有一定影響，建議在溫度波動較小的環境下進行測試，這樣有利于爐體的控溫。

 

       ● 聚合物降解

       聚合物在料筒中受熱會發生降解，尤其是粉狀聚合物，而且空氣中的氧氣會更加加速聚合物的熱降解效應，從而使熔體粘度降低，加快熔體流動速率。

       為避免該因素對測試結果的影響，應盡量將料筒內的試樣壓緊實，減少空氣，同時可以加入一些熱穩定劑。另外還可以在測試時通入氮氣進行保護，可以有效降低聚合物熱降解的發生。

 

       ● 試樣中水分或揮發性組分

       吸濕性或含有揮發性組分的試樣在高溫下會產生氣泡，使試樣中含有氣泡而無法取樣。另外水分子是極性分子，在試樣中起到類似增塑劑的作用，水分含量越大，熔體的流動速率就會越大。而且還會影響測定結果的重復性。

       為避免該因素的影響，在測試前有必要對試樣進行干燥處理, 去除水分和揮發性組分。

       因此，為避免上述因素的影響，確保測試結果的準確性，操作時應遵循如下基本原則：

       熔融指數儀調節水平

       按照測試方法正確設定各項試驗參數

       料筒、活塞桿、口模清潔干凈

       測試開始前設備在規定溫度下恒溫

       嚴格按照作業指導書執行各項試驗參數