塑料测试技术 塑料工艺性能测试 塑料熔体流变性能测试.ppt

塑料熔体流动性能测试 毛细管流变仪测试塑料流动性能 毛细管流变仪的初步认识 塑料是高分子材料，高分子材料有一种性质叫做流变行为。这是由于熔体受力作用，表现之中出现有流动和变形，并且依赖于材料结构和外界条件，如温度、作用力的性质、大小和作用时间。这种塑料的塑化性质有利于其各种成型工艺的顺利进行。我们要测试这种性能，采取的其中一种方式就是使用毛细管流变仪。 我们测试熔体流动速率，其实不乏发现这种测试方法是由许多不足之处。首先，通过加载固定的负荷挤出物料，每次只能施加一次压力，然后，依赖于物料，剪切速率不固定，且通常比较低，低于常用加工剪切速率。最后，只能定性地判断材料某个温度下的流动性。 毛细管流变仪的简单分类 作为常用仪器之一的他，按流体从毛细管中流出的方式不同，又采用重力作驱动力的毛细管粘度计和采取施加固定或可变的压力是流体流过毛细管粘度计。前者如乌氏粘度计，后者包括柱塞、挤压机或其他压力源驱使样品以恒定的或编程的流速通过的毛细管。如熔体流动速率测试仪就是一种固定压力的毛细管黏度计。按毛细管长短或长径比的不同，又分为绝对毛细管黏度计和相对毛细管黏度计。 PS：其中，绝对毛细管黏度计，长径比（L/D）≥30/1；相对毛细管黏度计，长径比（L/D）≥1/1~10/1。 下面是一种压力型毛细管流变仪的结构示意图。 主体部分：毛细管、料筒、压杆（柱塞）、加热炉、测力传感器。 温控装置：热电偶、温控仪表。 机械传动：电机、齿轮箱、速度控制。 记录和软件：记录仪、计算机数据采集与处理。 毛细管流变仪测试原理 测试思路： 毛细管流变仪是指“流变仪口模”本身再加上测定压差和流量的手段。其中，压差 与剪切应力 成正比，而流量 与剪切速率 成正比。流量是根据试验温度下已知熔体的密度，以及在计算机控制的天平上称量每单位时间内挤出物的质量后计算得到的。 通过粘滞阻力应与推动力相平衡等流体力过程原理的推导，可得出管壁处的剪切应力和剪切速率与压力溶体体积流量的关系。 . τ ——半径出的剪切应力 R ——毛细管半径 L ——在压力两点间的毛细管长度 ?P ——毛细管两端的压力差 毛细管流变仪原理——剪切应力 不可压缩流体，稳定流程。 在管壁所受的粘滞阻力和两端压差所产生的推动力平衡 但对于大多数塑料熔体来说，都属于非牛顿流体，他在管中流动时具有弹性效应，避免滑移和流动过程中的压力将等特性。况且在实验中毛细管的长度都是有限的。故上述假设推导出的实验结果将产生一定的误差。因此对假设熔体为流动流体推到的剪切速率和适用于无限长的毛细管的剪切应力进行“非牛顿性修正”和“入口修正”，方能得到毛细管壁上的真是剪切速率和真实剪切应力。 “非牛顿性修正” 一般认为塑料熔体的剪切应力与剪切速率的关系遵从 “幂律公式”，既 、k、 n 为常数，分别称为稠度和非牛顿的指数 。这样，校正公式如下所示。 是种非牛顿指数n，可通过 对 作图所得曲线的斜率 求得，即： “入口修正” 因为在实际测量中压力差的计算忽略了毛细管的出口压力损失。另外，在活塞同和毛细管的出口压力损失。 另外，在活塞筒和毛细管的连接处，由于流体速度和流线变化所引起的摩擦能量耗散和弹性拉伸形变，也损 失一部分能量，使真正作用在毛细管壁上的实际剪切应力有所降低。剪切应力的降低等效于毛细管长度的变 长，即： 式子中，e为校正因子，这样，如在剪切速率下，测定不同长径比的毛细管一系列的压力降，以?p对L/R 作图，应得一直线，其在L/R轴上的截距为e。 实验证明，如若毛细管的L/D40，或该测试数据仅用于实验对比时，基本上可以不进行人口校正。 影响因素： 1.两个测压孔与毛细管的入口与出口的距离：太近了会导致由于熔体弹性及非层流所引起的入口偏差和出口偏差增大。 2.样品的黏度：黏度过大会引起流速变小，摩擦能量耗散和弹性拉伸形变的损失的能量增大，实际剪切应力变小，等效于毛细管长度的变长。 3.压力负载的影响：压力负载不同，压力降和毛细管流动速率不同。 4.加料量:混合室内的物料量不足，转子难以接触物料，达不到混炼塑化的最佳效果。反之，物料加入过多，部分物料集中于加料口不能进入混合室混炼均匀或出现超额的阻力转矩是仪器安全装置发生作用，停止运转。实验过程中，去除上顶栓对物料的施压作用，仪器转矩变化不突出，说明加料量基本合适。 5、测试温度：选择的温度过低会导致超额转矩是安全装置发生作用，仪器停转。温度过高时，聚合物的链