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熱塑性塑料熔融指數(shù)的測定
閱讀：2674發(fā)布時(shí)間：2022-10-25
熱塑性塑料熔融指數(shù)的測定
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
1、測定聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等熱塑性聚合物的熔融指數(shù)。
2、了解熱塑性塑料熔體流動速率與加工性能之間的關(guān)系。
3、掌握熱塑性塑料熔體流動速率的測定方法，學(xué)習(xí)使用中航時(shí)代XNR-400H熔體流動速率儀。
4、掌握熔體質(zhì)量流動速率計(jì)算方法。
二、實(shí)驗(yàn)原理
大多數(shù)熱塑性塑料都可以用它的熔體流動速率來表示它的流動性。熔體流動速率（MFR）是指熱塑性高聚物在規(guī)定的溫度、壓力條件下，熔體在10min內(nèi)通過標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管的質(zhì)量值，其單位是g/10min，習(xí)慣用熔融指數(shù)（MI）表示，又稱為熔融流動指數(shù)（MFI）。
對于同一種聚合物，在相同的條件下，流出的量越大，MI越大，說明其流動性越好。對于不同的聚合物來說，由于測試時(shí)所規(guī)定的條件不同，因此，不能用熔融指數(shù)的大小來比較它們的流動性。同時(shí)，對于同一種高聚物來說還可用MI來比較其相對分子質(zhì)量的大小。MI越小，其相對分子質(zhì)量越高；反之MI越大，其相對分子質(zhì)量越小，說明它的流動性越好。因此，一般來說，分子量越大，分子鏈越長，支鏈越多，熔融指數(shù)越小，加工性越差，但生產(chǎn)出來的聚合物產(chǎn)品應(yīng)用性能如斷裂強(qiáng)度、硬度、韌性、缺口沖擊、耐老化穩(wěn)定性等就越好。反之，分子量小、分子鏈越短，支鏈越小，熔融指數(shù)越大，加工性越好，但是生產(chǎn)出來的產(chǎn)品應(yīng)用性能就相應(yīng)較差。在塑料加工成型中，對塑料的流動性常有一定的要求。如壓制大型或形狀復(fù)雜的制品時(shí)，需要塑料有較大的流動性。如果塑料的流動性太小，常會使塑料在模腔內(nèi)填塞不緊，從而使制品質(zhì)量下降，甚至成為廢品。而流動性太大時(shí)，會使塑料溢出模外，造成上下模面發(fā)生不必要的黏合或使導(dǎo)合部件發(fā)生阻塞，給脫模和整理工作造成困難，同時(shí)還會影響制品尺寸的精度。所以聚合物生產(chǎn)要在加工性能和應(yīng)用性能間找到平衡，根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)*佳參數(shù)。用MI表征高聚物熔體的黏度，作為流動物性指標(biāo)已在國內(nèi)外廣泛采用。由此可見，高聚物流動性的好壞，與加工性能關(guān)系非常密切，是成型加工時(shí)必須考慮的一個(gè)很重要的因素，不同用途、不同加工方法對高聚物MI值有不同的要求，對選擇加工工藝參數(shù)如加工溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、加工時(shí)間等都有實(shí)際的指導(dǎo)意義。
三、主要儀器設(shè)備及原料
1、主要儀器：熔體流動速率儀（MFI-1221）
1）主機(jī)一臺（含料筒1個(gè)）
2）附件箱一
①基礎(chǔ)砝碼325g 1套；②加料頂桿 1個(gè)；③料筒清洗桿 1個(gè)；④口模A 1個(gè)；⑤口模清洗棒A 1個(gè)；⑥刮刀 1個(gè)；⑦水平儀 1個(gè)；⑧導(dǎo)向套 1個(gè)；⑨扳手 一個(gè)；⑩裝料漏斗1個(gè)；?小鏡子一個(gè)；?配重砝碼；?3A保險(xiǎn)管2個(gè)；? 觸摸筆 1個(gè)
3）附件箱二
①600g砝碼1個(gè)；②875g砝碼1個(gè)；③960g砝碼1個(gè) ；④1000g砝碼1個(gè)；⑤1200g砝碼1個(gè)；⑥1640g砝碼1個(gè)：⑦2500g砝碼2個(gè)；⑧5000g砝碼2個(gè)；⑵電源線 1 根
2、主要原料：所用聚合物為聚乙烯2480
四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟
1、熟悉儀器，并檢查儀器是否水平，料筒、壓料桿、口模是否清潔。
2、備好樣品
試樣的形狀可以是粒狀、片狀、薄膜、碎片等，也可以是粉狀。當(dāng)測試數(shù)據(jù)出現(xiàn)嚴(yán)重的無規(guī)則的離散現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)考慮式樣性質(zhì)的不穩(wěn)定因素而需摻入穩(wěn)定劑（特別是粉料）。
（1）稱料 根據(jù)試樣，預(yù)計(jì)熔體流動速率，按表稱取試樣。稱取聚乙烯3-4g。
（2）試樣條件的選擇 查表選擇好試驗(yàn)條件。
3、開始試驗(yàn)
（1）打開電源，設(shè)置溫度190 ℃ 、切樣時(shí)間間隔60s、切割次數(shù)4次、試驗(yàn)負(fù)荷5 kg，點(diǎn)擊“控溫”按鈕，系統(tǒng)開始升溫，進(jìn)入到控溫界面，同時(shí)屏幕左下角計(jì)時(shí)部分將顯示控溫時(shí)間。在采樣溫度到達(dá)恒溫溫度±0.02 ℃之間4min后，屏幕左下角出現(xiàn)“恒溫時(shí)間”的字樣并顯示恒溫計(jì)時(shí)，此時(shí)嗡鳴器發(fā)出提示信號，恒溫15min后可加料實(shí)驗(yàn)。
（2）將準(zhǔn)備好的樣品用漏斗裝入料筒，并手持活塞壓實(shí)樣料，此過程在1min內(nèi)完成，保證熔體中沒有氣泡。
（3）等待四分鐘后，溫度應(yīng)恢復(fù)到選定的溫度，把選定的負(fù)荷加到活塞上。
5kg砝碼組合：
1. 活塞+砝碼托盤+砝碼蓋 0.325Kg
2. 0.875kg
3. 0.960kg
4. 1.200kg
5. 1.640kg
（4）預(yù)切，當(dāng)活塞桿的下刻線與導(dǎo)向套齊平時(shí)，點(diǎn)擊“測量”按鈕，系統(tǒng)開始測量，在測量過程中界面上將顯示計(jì)時(shí)、當(dāng)前切料次數(shù)。
（5）測試結(jié)束后迅速把余料和口模壓出，取下砝碼，趁熱迅速清潔口模，并用紗布清潔料筒內(nèi)膛。
（6）切段冷卻后，稱量質(zhì)量，計(jì)算每段平均質(zhì)量m。
（7）點(diǎn)擊查看，輸入每段平均質(zhì)量m，得MFR
五、數(shù)據(jù)的處理
用公式（1）計(jì)算熔體質(zhì)量流動速率（MFR）值，單位為g/10min：
MFR（θ, mnom）= tref m/t (1)
式中：θ—試驗(yàn)溫度，℃； mnom —標(biāo)稱負(fù)荷，kg；
m—切段的平均質(zhì)量，g； t—切樣時(shí)間間隔，s；
tref—參比時(shí)間（10min），s(600s)。
| 試樣 | 聚乙烯2480 | |||
| 次數(shù) | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 質(zhì)量 | ||||
| 質(zhì)量平均值 | ||||
| 誤差 | ||||
| MFR | ||||
六、注意事項(xiàng)
1、用加料漏斗進(jìn)行加料，盡量不與料筒相碰，以免發(fā)燙，邊加料邊振動漏斗使料快速漏下。
2、裝料、安裝活塞、壓料要快速進(jìn)行，否則，試料全熔化后難以排出氣泡。
3、更換或加載砝碼時(shí)必須帶上手套。
4、確認(rèn)試驗(yàn)結(jié)果后，儀器依然恒溫，試驗(yàn)員可連續(xù)試驗(yàn)。
5、測定完畢．應(yīng)將料簡、口模、活塞趁熱清理干凈，但此時(shí)一定要注意不要燙傷。
七、思考題
1、聚合物的熔體流動速率與分子量有什么關(guān)系？熔體流動速率值在結(jié)構(gòu)不同的聚合物之間能否進(jìn)行比較？
2、即使測試條件相同，對不同的高聚物其MFR的大小也不能預(yù)測實(shí)際加工過程中的流動性，為什么？假設(shè)PE和PS在相同的測試條件下測得相同的MFR值，如在與測試時(shí)相同的溫度下進(jìn)行較高速率的注射加工，則其表觀粘度哪個(gè)更高，為什么？
附：
1、試樣（粒狀、條狀、片狀、模壓料塊等）在測試前根據(jù)塑料種類要求去濕烘干處理。根據(jù)試樣的預(yù)計(jì)熔體速率按表（a）稱取試樣。
2、試驗(yàn)條件
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