实验三热塑性塑料熔体流动速率的测定

1 实验三 热塑性塑料熔体流动速率的测定 一 实验目的 1 掌握热塑性塑料熔体流动速率的测定方法 2 进一步认识塑料熔体流动速率与其分子量 加工性能的关系 二 原理 熔体流动速率 MFR 即Melt Flow Rate 系指热塑性塑料在一定温度和 负荷下 熔体每10分钟通过熔体流动速率仪标准口模的重量 它又称为熔融指 数 MI 即Melt Index MFR表示热塑性塑料在高温粘流状态下的流动性能 它是高分子材料加工成型的重要参数之一 表示热塑性塑料熔体粘度的相对值 热塑性塑料的MFR 随其分子量和分子结构的不同而异 对一定结构的聚 合物而言 MFR大 表明聚合物的分子量小 加工时流动性能就好一些 加工 时可选择略高于温度 所施加压力可小一些 相反 如果MFR小 表明聚合物 的分子量大 加工时流动性能差一些 必须适当提高加工温度 施加较大的压 力 以改善聚合物的流动性 但MFR大 聚合物的断裂强度 硬度等性能均有 所下降 热塑性塑料的MFR是用熔体流动速率仪测定的 在一定的温度和负荷条件 下 使被测物通过标准口模 测出固定时间间隔内挤出的物料重量 然后换算 成每10分钟的挤出量 即为该物料的MFR 本实验是按照GB3682 83 热塑性塑料熔体流动速率试验方法 操作进行的 测定不同结构的树脂的MFR 所选择的测试温度 负荷 试样用量以及取样时 间都有所不同 我国目前的标准见表3 2和表3 3 2 三 仪器与试剂 XNR 400A熔体流动速率仪一台 聚乙烯或聚丙烯颗粒100克 XNR 400A熔体流动速率仪的主要技术指标 标准实验力 1级 0 325kg 活塞杆 砝码托盘 隔热套 1 砝码 限位开关挡片 kg 3 187N 2级 1 200kg 0 325 2 0 875砝码 kg 11 77N 3级 2 160kg 0 325 0 875 3 0 960砝码轴 kg 21 18N 4级 3 800kg 0 325 0 875 0 960 4 1 640砝码 kg 37 26N 5级 5 000kg 0 325 0 875 0 960 1 640 5 1 200砝码 kg 49 03N 6级 10 000kg 0 325 0 875 0 960 1 640 1 200 6 5 000砝码 kg 98 07N 7级 12 500kg 0 325 0 875 0 960 1 640 1 200 5 000 7 2 500砝码 kg 98 07N 8级 21 600kg 0 325 0 875 0 960 1 640 1 200 5 000 2 500 8 9 100砝码 kg 211 82N 装料筒 内径 9 550 0 025毫米 长度 160毫米 出料口 内径 2 095 0 005毫米 长度 8 000 0 025毫米 活塞杆头 直径 9 475 0 015毫米 长度 6 350 0 100毫米 仪器外形尺寸 650 350 950毫米 电源 220V 10 温度范围 125 400 连续可调或定点控制 可自动控制 加热功率 450W 恒温精度 出料口上端 10mm 处温度波动 0 5 C 四 实验步骤 1 安装 调试熔体流动速率仪 2 接通电源 依次进行如下操作 设为时控取样 按复位键 按Mon键使显示器 3 清零 设定参数 1 预设试验负荷 如2160 g W键 2 预设实验温度 对聚丙烯 PP 为230 对聚乙烯 PE 为190 如190 T键 3 预设取样时间 如30 s t d m键 按QD键启动工作 此时显示器自动显示实际温度 3 称取试样 试料加入量及切样时间选择如表3 3所示 晾干后测MFR 4 将熔体流动速率仪的料筒清理干净 5 速率仪升温至190 后 放入活塞杆预热 温度恒定后取出活塞杆 通过漏 斗向料筒装料 少量加入 用装料杆压实后再加入少量 反复进行 直至料全 部加入 这样做可防止料筒内存有气泡 料装完后放入压料活塞 本身负荷为 3 187 预热5分钟 温度恒定后 在压料活塞杆上压21 18 负荷 6 当压料活塞杆第一道刻度线与装料口平行时 切掉挤出的料条 弃去不用 同时计时 达预设切样时间时 切第一个样 一次测量切 个样品 第二道刻 度线与装料口平衡时 停止切料 同一个样品一般测3 5次 将各段料条称重 记下料条重量 计算平均重量 7 输入平均重量值 单位g 按t d m键 给出熔体流动速率MFR 8 清理料筒及出料口 擦净料筒及活塞杆 关机 切断电源 五 计算 熔体流动速率MFR 克 10分钟 计算式为 MFR 600W t 1 式中 为挤出样条重量的算术平均值 克 为切样时间 秒 六 结果处理 1 记下样品名称 测量温度 2 按下表填写实验结果 聚乙烯 190 实验数据与处理 切样时间t 秒 挤出料条重W 克 W 克 MFR 0 0775 0 0745 0 0738 0 0765 0 0760 30 0 0756 0 07571 514 注意事项 1 料桶 压料活塞杆和标准口模等部件尺寸精密 光洁度高 实验时要小心使 4 用 严禁落地及碰撞等 清洗时切忌强力 防止擦伤 2 实验及清洗时防止烫伤 3 实验结束 挤出预料时切忌以强力施加于砝码上 防止仪器损坏 思考题 1 什么叫熔体流动速率 它与聚合物的哪些性质有关 有什么样的关系 答 熔体流动速率 Melt mass flow rate 简称MFR 熔体质量流动速率 也 指熔融指数 MI melt index 是在标准化熔融指数仪中于一定的温度和压 力下 树脂熔料通过标准毛细管在一定时间内 一般10min 内流出的熔料克数 单位为g 10min 聚合物的粘流性质与其分子量 分子量分布以及分子结构密切相关 同一 类的聚合物 聚合度越大即分子量越大 它的熔体流动速率越小 同样分子量 的聚合物 由于它们的化学结构不同 它的熔体流动速率也不一样 这主要跟 它们分子间的滑动系数有关 2 测MFR时为什么要切五段挤出样 可否直接切取10分钟挤出料 答 每个切割段所需时间与熔体流出速度有一定关系 用