塑料降解与MFI测试教材.ppt

Snowden H.F. Wei 2004-Snowden H.F. Wei 2004-0202- -2828 定义: 熔融流动指数是指热塑性塑料在一定的温度 和负荷下, 熔体每10分钟通过标准口模的量. 相关测试标准: ASTM D-1238 ISO 1133 GB 3682-83 JIS K7210 DIN 53735 BS 2782 目的: 1. 热塑性塑料进料品质控制; 2. 塑件产品工程选材分析; 3. 制程注塑条件设定参考; 4. 塑料生产制程降解度分析评估. MFI 测试的几大要素: 1. 温度 2. 荷载 3. 预热时间 4. 材料 MFI 测试需求的资料: 1. 材料名称 2. 材料规格 3. 生产厂商 4. 材料相关性能资料 MFI 与注塑成型的关系 1. MFI 值过高可能导至制品溢边现象 2. MFI 值过低可能导至制品填充不足现象 3. MFI 值过低可能导至制品皱招及麻面现象 4. MFI 值过低调整注塑成型条件可能导至材料降解度偏高 1. MFI 值过高可能导至制品喷流痕现象 塑料降解: 塑料降解一词是指高分子聚合物达到其生命周 期终结时，聚合物分子量下降，材料物性下降，材 料表现为发脆、碎裂、丧失力学强度等。 塑料降解一般有以下几种方式: 光降解、光 生物降解、全生物降解、氧化降解、热降解、环境 降解等。 塑料简介: 塑胶材料是由许许多多的卷曲的高分子链彼此相互 缠绕在一起而成的,当高分子受力的时候,卷曲的高分子被 拉升,使其具有金属无法比拟的伸长率;由于高分子长链相 互缠绕在一起,分子链间有较大的作用力,使得塑料具有较 高的机械性能且在熔融状态下具有较大的熔体粘度. HDPE PS LDPE 注射成型、染色造粒及样品回收粉碎等过程中,塑胶 材料受高温条件影响，分子键之间的作用力减小，在螺 杆高速旋转及高压推进的过程中遇狭隙流道，部分分子 键被剪切破坏至使分子量下降，造成塑料降解。 塑料每经过一道热加工工序均会产生降解现象 塑料降解与注塑成型: 塑料降解与注塑成型: Degradation 降解 T e m p e r a t u r e Time 时间 How is heat added to the polymer 外热如何作用于塑料 Electrical Heat: 电加热 Heater Bands 加热带 Mechanical Heat 机械热 Screw Speed 螺杆速度 Back Pressure 背压 Injection Pressure / Speed 注射速度/压力 Adding Heat Increases Space 外热提供空间 Between Molecular Chains 在分子链之间 Raise Temperature of Polymer TG Locked 固态 Entanglements Stiff Flow 难于流动 Easier Flow 较易流动 塑料降解与注塑成型: 塑料降解与 MFI : 塑料在注塑成型过程中受剪切力影响造成分子量减小 ，同时分子键之间相互缠绕的作用力也相应减小，机械强 度相应降低，其本身具有的熔融状态下的高熔体粘度特性 也相应降低，即：材料流动性能（MFI）增高。 塑料经过注塑成型加工产生降解，其制品的 机械强度与熔融流动性能成反比发展！ 通过 MFI 了解塑料降解: 降解率（%） = （成型后样品MFI 成型前原材料MFI）/ 成型前原材料MFI * 100% 注意： 1. 成型前原材料必须系被评估样品同一制程中使用的同一批次（供应商生 产批次）材料; 2. 被评估之样品在作材料破碎时要尽可能减小对材料分子结构的破坏; 3. 被评估之样品不可与其它化学试剂或有机溶剂接触. 塑料降解对制品的影响: 外观： 1. 颜色相对变黄、变暗、变灰； 2. 表面光泽度降低； 3. 情况严重时会的裂纹现象； 4. 透明材料透明度降低； 塑料降解对制品的影响: 性能： 1. 抗冲击强度降低影响制品承受处来冲击力的能力 2. 延伸性能降低影响超声螺母、自功螺丝以及紧密配合卡位等装配性能 3. 卡钩等弹性部位弹性模量降低影响制品使用寿命 4. 导光部件导光率降低影响制品光学效应 5. 塑料降解影响产品环境适应能力降低 5. 塑料降解影响产品阻燃及电器安全性能 注塑成型与塑料降解: Melt Temperature 熔融温度 Mold Temperature 模具温度 Temperature Profiles 温度曲线 Residence Time 停留时间 Injection Speed 注射速度 Injection Pressure 注射压力 Pack Pressure 保压 Clamp Tonnage 锁模力 Cushion 缓冲料垫 重要加工参数 1000 100 10 100100010000 A p p a r e n t V i s c o s i t y (Pa/s) Shear Rate (1/s) 注射速度 表观粘度 剪切速率 注射速度影响熔体粘度 注塑成型与塑料降解: Degradation 降解 T e m p e r a t u r e Time 时间 Electrical Heat: 电加热 Heater Bands 加热带 Mechanical Heat 机械热 Screw Speed 螺杆速度 Back Pressure 背压 Injection Pressure / Speed 注射速度/压力 注塑成型与塑料降解: 熔融温度 35 30 25 20 15 10 5 0 .030.060.090.120.150.180.210.240 Wall Thickness in Inches壁厚(In) M e l t F l o w (in.) LEXAN?101 550 deg F. 101 600 deg. F Increased Melt Temperature yields increased Flow.提高熔融温度导致增加流动 However, Too High a Melt