理解热塑性聚合物的流变特性

热塑性材料的流变测试可以进行融化和固体样品。欧洲杯足球竞彩相关问题处理能力可以与聚合物熔体性质,或问题关于产品性能通常与固体样品的属性。机械光谱通常用于测试热塑性固体分析聚合物的结构和形态,最终把这些最终使用性能联系起来。

精确测量固体材料的弹性模量(G),玻璃化转变温度(Tg)和阻尼(tanδ)是用来估计许多性能属性如能量耗散、冲击性能、刚度、等对热塑性塑料熔体流变测试确定材料的流动特性,并提供有用的数据对聚合物加工。此外,可以确定材料的流变特性,经历从熔融温度引起的修改到固体,反之亦然。

粘度和弹性

熔体的粘度随着剪切速率的增加减少。一种方法测量粘度随剪切速率变化的速率(Cox-Merz)是进行振动测量的频率范围。这是重要的处理缓解和建立处理能源需求。此外,该测量给出了并发测量熔体弹性和膨胀等现象的源头。

低剪切

材料问题解决、低剪切速率测量熔体在线性粘弹性地区发挥重要作用。在高剪切率往往涉及注塑模具和挤压,剪切速率的行为常常控制完成零件的质量。

时间依赖性和黛博拉号码

因为热塑性聚合物粘弹性材料,他们表现出明显的时间和频率依赖性。欧洲杯足球竞彩为了方便起见,热塑性塑料融化分化有代表性材料弛豫时间。同样的,单独的步骤转换或生产过程可以说明了特征加工时间(图1)。

图1所示。过程和材料时间

德(Deborah)数量是一个关键的过程参数。在吹膜过程中,增加吸收速度类似于减少处理时间。确保De数量保持不变,通过减少粘性材料时间需要改变。未能适应材料特征时间会导致材料表现出更多的固体状的行为下最新的处理机制,欧洲杯足球竞彩从而导致性能降低及最终的破裂的电影。

剪切和拉伸

大多数的流变测试进行剪切使用毛细管或旋转流变仪。弹性材料的拉伸粘度在巨大的变形可以大大不同的剪切粘度,因此代表了主要参数欧洲杯足球竞彩设计过程设备或估计处理性能。2020欧洲杯下注官网在巨大的变形伸长特性与分子结构有关。这样的伸长粘度是一个高度敏感的指标长链分支

分子结构和形态的影响

分子量

分子量是聚合物的流动行为的主要结构参数在熔点温度(半晶状的聚合物)或玻璃化转变温度(一种非晶态材料)。熔体粘度低频率或剪切率是一个常数。低分子量的聚合物,零剪切粘度聚合物的分子量成正比。然而,在一个关键的分子量、链条开始缠绕,零剪切粘度更强烈依赖分子量,比例现在3.4分子量的力量,如图2所示。流变测量结果,适用于分析树脂的分子量变化的影响因为分子量的轻微变化导致大粘度的变化。

图2。零剪切粘度是一个敏感的测量聚合物的分子量。灵活的线性聚合物是ηo的关系。

分子量分布

分子量不变,所需的能源量处理聚合物粘度对剪切速率的依赖关系成正比。和剪切稀化的发病程度不同的材料和定性与分子量分布。欧洲杯足球竞彩例如,聚合物具有广泛广泛分布将薄更低剪切率聚合物相比,有一个狭窄的分布在同一平均M_w。(图3)。

图3。分子量分布聚合物熔体的差异很容易检测到通过测量复杂粘度η*作为频率的函数。

例如,成型和挤压可以更容易通过扩大聚合物的分子量分布。终端产品的性质如表面平滑的热塑性成型产品,或凹陷和烟雾吹LDPE薄膜可以修改通过改变分子量分布。

分支

聚合物链可以不同的分支长度,沿着主链数量和分布。通过增加熔体粘度变化大小,数量,或分支机构的灵活性。以防树枝很少和足够长的缠绕,熔体粘度将在低频率相对较高的匹配相比,相同分子量的线性聚合物,如图4所示。

图4。影响的分支复杂的粘度η*和动态模G, G”。

相比,线性聚合物的粘度,粘度long-branched聚合物的剪切速率依赖性。外延的粘度在高压力大大增加与长链分支。在图5中,长链支化低密度聚乙烯的流变响应与线性LLDPE伸长。标志着粘度增加的伸长菌株是典型的长链分支。

图5。拉伸粘度的低密度聚乙烯(支)和LLDPE(线性)菌株在高总显示出明显的差异。这种应变硬化效应是长链分支的特征。

填料

当填料添加到聚合物熔体,其流变学被修改,影响融化的过程和最终产品的属性。主要因素是填料浓度、填料大小和形状,任何粒子之间的相互作用的程度。欧洲杯猜球平台添加填料的结果是减少模具膨胀和熔体粘度的增加。填充聚合物表现出更高的粘度在低切变率和收益率可能发生与填料的浓度增加(图6)。添加填充物也导致线性粘弹性范围的减少,出现应变定义的依赖行为。

图6。收益率高填充低密度聚乙烯粘度的展品在低剪切率。

混合

聚合物混合两种或两种以上的聚合物的物理混合物。聚合物混合异构如果组件存在在不同的阶段,并均匀如果组件是兼容的,在分子水平上结合。

较小的组件通常是混合矩阵的主要组件和混合的兼容性对温度的依赖关系。在这个例子中,假定为部分混相混合。如果他们不兼容,需要机械能驱散次要的阶段。如果没有正确的混合形态合并稳定。此外,混合不相容的弹性性质依赖于能源存储机制间期。分散相的松弛通常长于放松的聚合物链的单独的组件。图7说明了频谱的PMMA / PS混合不同体积分数较小的阶段。额外的低频率的贡献在G’的结果形成的松口的大型分布式域较小的阶段。如果液滴的平均尺寸是已知的,可以确定的界面张力液滴的平均弛豫时间放松。

图7。G’在低频率的增加贡献可以用来计算混合不相容的界面张力。

混合不兼容的展览透明玻璃转换为每个组件。然而,价值可能会改变与纯组件。混合均匀的显示一个玻璃化转变。因此玻璃转变提供数据的评估关于相间作用和兼容性。图8描绘了谭d跟踪PPO /臀部50:50的混合,改变和一个叫methyl-metacrylatebutadiene-styrene的聚合物(MBS)。修饰符显示进一步转变温度为-45°C,独立的浓度。兼容性是减少由于MBS的结构,其中包括PMMA壳嵌入一个某人橡胶核心。

图8。PPO /臀部与MBS混合修改。额外的转换在-45°C浓度独立的证明了可怜的兼容性。

此外,混合提供了改变弹性模量。压敏胶粘剂或PSA已知有优异的附着力属性时,模量从5 x105 105 pa使用温度。通过改变的内容tackifying树脂在天然或合成橡胶矩阵,模量可以根据需要调整(图9)。

图9。比较基于天然橡胶的PSA胶粘剂和SIS共聚物。SIS-based胶粘剂的展品更广泛应用程序窗口(常数G = 105 pa)

应用实例

处理分子结构和过程的能力

分析聚合物熔体流变测量被广泛利用。获得参数说明等材料的基本行为PVC、ABS、聚烯烃,等等。在注塑,吹塑瓶、纸幅成形,纤维纺丝、电缆套管挤压和其他类欧洲杯足球竞彩似的过程,流变测量关联LCB,分子量、分子结构和分子量分布等处理行为融化稳定、流量、死膨胀,冻结在压力和可回收的剪切。熔体粘度和初始法向应力差的数据确定锥板如图10所示。

图10。剪切粘度和第一法向应力差的两个吹塑聚乙烯类m - 1和m - 2表现出显著的过程性能。

m - 1和m - 2被发现是非常相似的hdpe GPC和毛细管粘度测定法,然而在正常吹瓶线表现非常不同。m - 2创建更重的瓶子。而分子量分布和粘度(表1)这两个材料几乎相似,正常压力的报道相差很大。欧洲杯足球竞彩

表1。两个hdpe, m - 1和m - 2。

表1	m - 1	m - 2
MF1 (190;2.16)	0.6	0.5
GPC (Mw)	131500年	133600年
GPC (Mz)	907000年	1035000
η(@ 1 s1)	84000年	83000年
η(@ 100 s1)	10200年	9500年
膨胀(%)	28	42

量化法向应力变化匹配与型坯膨胀-长链分支的变化或少量的高分子量组件可能是原点。由于增加模膨胀,型坯厚,因此增加瓶子的重量。单轴拉伸粘度测量熔体进行评估的长链分支的影响。数据如图11所示三聚乙烯类,HDPE, LDPE和LLDPE。

LDPE显示了明显的应变硬化,HDPE显示更少的应变硬化。3 x的LLDPE关注跟踪零剪切粘度也比LDPE和HDPE更快达到稳定状态。

图11。剪切和拉伸粘度对LDPE, HDPE和LLDPE5

流变学在注塑-对残余应变的影响

等高粘度熔体填充热塑性塑料或未硫化弹性体,锥板测量遭受困难形成之前的样品测试以及边缘效应在高剪切率的测试。相比之下,与正弦振动测量探测材料剪切变形使用平行板代替锥板,更容易执行。注塑级ABS的动态力学特性如图12所示。

图12。振荡和毛细管的注塑ABS复合数据。Cox-Merzη* (w) =η(γ)。

除了粘度,还提供了一个测量振荡测量材料的弹性,用存储模量G”。欧洲杯足球竞彩熔体强度和相对弯曲效应也依赖于聚合物熔体的弹性性质和流动行为的模具。

不规则的表面裂纹和龟裂问题型ABS组件是盈余取向和剩余压力的结果。在玻璃化转变区域,扭力测试固体样品可以利用测量残株的数量在注射模制品。图13显示了一个DMA跟踪新模制样品和同伴部分真空下退火一段八小时在180°C的温度。谭d和储能模量G的测定的应变0。07%和1赫兹的频率从120°C到130°C。未退火的之间的变化观察和退火样品接近主要的玻璃化转变。样本有残余菌株表现出更高的tanδ在广泛的温度低于玻璃化转变温度Tg。这对应于放松的骨干构象面向styreneacrylnitrile组件在连续的阶段。

图13。退火对注塑ABS的损耗角正切的部分。

融化PV退化

熔体降解中发挥着关键作用在几乎所有融化处理操作。它可以很容易地跟踪记录动态模以恒定频率作为时间的美德在过程温度。PVC是高度敏感的过程温度,如图14所示的两个注射成型化合物,A和b这两种不同的颜色集中和阻燃添加剂。示例B相比,示例显示快速降解20分钟后在215°C。

图14。PVC熔体在振动稳定后样品A和B在不同的温度下。

挤压热塑性融化的问题

热塑挤压是一个高剪切的过程。然而,一旦死去的挤出物出口,剪切速率显著降低。图15展示了储能模量作为美德的频率从动态力学测试获得的两个等级的聚氨酯用于医疗油管。材料与高G”提供了太厚油管和材料有较低的G”提供了太薄油管。

在类似的处理条件下,弹性用G’的轻微变化足以使油管规格因为死膨胀的差异。挤出模具时,聚合物内部压力积累。随着聚合物兴奋死了,压力恢复,导致聚合物的膨胀。肿胀的程度依赖于材料的能力来存储剪切率、变形能量,停留时间的死亡。物质,分子量影响的程度的分支和分布的程度内部压力形成和恢复。因为G与存储能量的总量在变形的过程中,它给出了一个估计的聚氨酯树脂的复苏的程度。越高死膨胀,油管的厚。

图15。两个等级的挤压聚氨酯。的年级越高弹性(G)生产厚的油管。

性能

多级绘图和水分对纤维的形态

合成纤维的最终性能和形态很大程度上依靠他们的工艺条件。绘图过程导致分子取向和可以提高结晶和东方晶体本身。这些现象传授高强度,同时可以最终使用性能的影响。

图16显示了两种纤维的弹性模量和阻尼来自同一页级到同一水平。高弹性模量的两个阶段得出纤维在温度高于玻璃化转变。这可以与结晶度增加由于更大程度的取向。虽然玻璃化转变为-11.5°C的温度是相同的两种纤维,所绘制的两级纤维显示一个较小的阻尼峰值,表示更高的结晶度。这些水晶作为交联分区域,防止滑动的分子链,从而提供一个纤维具有更大的力量。

图16。PP纤维的模量和阻尼,在一个两阶段的过程到相同的程度。一个较小的阻尼峰值代表更高的结晶度和纤维的施特伦

改善聚苯乙烯汁罐的影响行为

橙汁罐制成的橡胶改性高抗冲聚苯乙烯树脂阻力影响的差异。高冲击现象与机械变形毫秒的顺序相对应。由于等效时间和温度、快速机械8 AAN013过程环境温度与低温低速测试。因此,能量吸收决定1赫兹的频率与抗冲击性和韧性。玻璃化转变温度的变化Tg和β峰值是由于复合聚合物阶段和compatibilization橡胶的影响。在这种情况下,tanδ的变化结果的差异橡胶冲击改性剂的类型和数量。

键的强度、策略和皮、胶粘剂的韧性和灵活性

流变特性控制应用程序特点和粘合剂的性能行为。键的强度进行测试策略或剥离试验。皮和抵抗策略必须平衡,形成一个合适的粘合剂。可怜的粘合剂发现表现出低水平的以低利率弹性和弹性高。这允许不合格的胶棒不足或撕裂剥落时的衬底。

重要的是要确保热融化是强大和灵活的使用温度对于大多数应用程序。书绑定化合物不应该成为脆弱的预测使用温度范围。

图17展示了动态模量以及热熔的损失的行为标准。储能模量的变化表示性能差异在使用温度高。韧性可以相关的定量转换用tanδ。

图17。灵活性与损耗模量、韧性与tanδ峰值。

损耗模量的水平可以与胶粘剂的灵活性。另一个热熔胶粘剂的主要参数是在加工温度下粘度稳定。树脂通常是长时间存储在开放的坦克在分散系统。polyamide-based树脂的粘度与时间定义了开放时间。穷人样本产生粘性,因为氧化交联,从而证明无效时需要长时间开放。

结论

本文提供了一个更好的理解的热塑性聚合物的流变特征。它还演示了分子结构和形态的影响如分子量、分子结构、分子量分布等聚合物的流动行为。

这些信息已经采购,审核并改编自TA仪器提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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