用熔体流动速率作为聚合物分子量的测量标准

虽然经常批评,熔体流动速率(MFR)是一个很好的衡量聚合物的相对平均分子量。由于分子量(MW)是驱动聚合物性能的力量,它被证明是一个非常有益的数字。

MFR测试基础知识

MFR测试可以被描述为材料测试技术的罗德尼·丹泽菲尔德-它没有受到尊重。各行各业的人都降低了测试的价值,或者完全轻视了它的实用性。那些在加工方面指导行业专家的人很快就会强调,一种材料的MFR值是曲线上的一个点,该曲线将粘度描述为剪切速率的函数。由于塑料是非牛顿的,它们的粘度随剪切速率而不同。

生产商的测试推动熔融材料以单一的流动速率,因此是单一的剪切速率,并且不能记录材料作为变化剪切速率的函数的完整行为范围。更糟糕的是,剪切率甚至没有得到监管。在试验过程中,当荷载或剪应力处于稳定状态时,剪切速率是试验的输出。MFR本身是在试验过程中使用的剪切速率的复制,但它是试验的结果,而不是一个调节的输入。

学者们不喜欢这些单位。从克/10分钟到最终聚合物行为有什么重要意义呢?作者对MFR与平均分子量的比较关系进行了较为全面的论述。这导致大学教授们偶尔会发一封怒气冲冲的电子邮件,要求解释如何将克/10分钟转换为合适的分子量单位,即克/摩尔。这是一个有效的问题,在其他地方也会得到尽可能彻底的回答。

实际上,MFR测试并不是衡量可加工性的好工具。原因将在本系列的后面详细讨论。然而,它从未被预测为可处理性的度量;这个版本已经被处理社区中的一些人应用。an的概念生产商测试仪某种穷人的毛细管流变仪本质上是不正确的。此外,MFR与平均分子量的关系是比较关系。有许多因素可以使这种关系倾斜,使解释变得复杂。

例如,在化合物中加入一些成分,如抗冲击改性剂、玻璃纤维和一些添加剂,可以在不改变聚合物平均分子量的情况下改变材料的MFR,甚至一点点。然而,如果测试是非常不实际的,为什么值要在几个材料数据表上公布?它不仅是大量公布的数据表上的一个列项,而且通常也是在特定聚合物系列中区分不同等级材料的主要特征。在缩醛欧洲杯足球竞彩、聚碳酸酯和聚苯乙烯等不同的材料中,MFR可能是数据表上唯一在特定产品产品等级之间存在显著差异的值。原因并不复杂。假设所有其他参数保持不变,MFR是衡量聚合物相对平均分子量的一个很好的指标。由于分子量(MW)是聚合物性能的驱动因素,它被证明是一个非常有益的数字。

聚合物的MFR测试

聚合物的流速与它的粘度成反比。与低粘度物料相比,高粘度物料流欧洲杯足球竞彩动阻力更大,因此在任何特定条件下都更缓慢。因此,分子量高的聚合物具有较低的MFR值,而分子量低的聚合物具有较高的MFR值。

注射成型专家青睐后者,因为后者更容易用所谓的“高流动”材料填充模具中要求很高的流道。欧洲杯足球竞彩吹塑机和挤出机更倾向于高分子量的材料,因为它们提供更高的熔体强度,这是一个参数,使其更容易控制的形状的parpara或多面型欧洲杯足球竞彩材,模具膨胀的考虑。最终用户喜欢高分子量聚合物,无论他们是否了解,因为高分子量与提高产品性能相关。抗冲击性能、抗环境应力-裂纹(ESCR)、疲劳性能和屏障性能(等等)都随着MW的提高而提高。

三十多年前,作者第一次接触到MW作为材料选择标准的重要性是在成型地板上。当时,他的团队正在用高分子量的聚碳酸酯注射级材料制作交通灯信号外壳。该材料的名义MFR为5克/10分钟。零件的几何形状,加上成型机器的时代,使得这是一个非常困难的零件。由于零件的性能非常关键,每小时进行一次落镖冲击试验,以确保工艺在控制之下。在操作结束时,从批中随机抽取20个零件,并重复进行冲击试验。标准的结果是20个零件中有20个通过。

在另一个场合,作者和他的团队决定看看如果使用低mw级会发生什么。这背后的原因如下:如果一种更容易流动的材料可以使用,那么材料的熔体温度可以降低,与注射和包装相关的压力也可以降低。这将减少材料上的应力,提高零件的冲击性能,或至少弥补低分子量聚合物的低冲击强度。

当一个标称MFR为10 g/10分钟的品级取样时,可以注意到材料的熔体温度可以降低40°F(22°C),第一级填充期间的压力下降了10%。然而,当用这种材料生产的20个零件进行冲击性能评估时,只有4个零件通过了测试。尽管这两个等级数据表上的缺口Izod冲击值是相同的,但这种行为上的巨大差异还是发生了。在行业中,实际性能和数据表形成的预期之间的差异每天都在发生,这将在后面的文章中讨论。

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  • 哈佛大学

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