

螺杆挤出式毛细管测量聚合物熔体剪切粘度谱
发布时间 : 2017-10-01 浏览次数 : 次绝大多数聚合物材料都是在熔体状态进行加工,在此过程中涉及熔体的流动和变形,这不仅影响加工过程的本身,而且也影响制品的最终性能。因此,流变特性的研究一直是聚合物材料研究的热点问题。正确地测量流变学参数,是深入研究流变特性的基础,为此国内外学者进行了大量研究。
剪切粘度是表征其加工流变行为的重要参数。所谓聚合物熔体的剪切粘度,就是熔体在流动过程中,受到的剪切应力与剪切速率的比值。聚合物熔体使假塑性流体,其流动行为具有剪切变稀的特性,通常需要利用剪切粘度与剪切速率的关系曲线,即剪切粘度谱来全面反映聚合物熔体的加工特性。
测量熔体粘度的基本方法是,设法使被测熔体流过一个细长的毛细管,例如圆形的毛细管,通过测量熔体流过毛细管时在两端产生的压力降,可计算出剪切应力。通过测量熔体单位时间内的流出量,可计算剪切速率。这样就可最终获得熔体粘度。使熔体从毛细管中流出的传统方法是,利用活塞推进。这种方法的优点是,使用的测试材料较少,并且能够获得较高的剪切应力。高压毛细管式流变仪就是基于这种原理工作。但是这种测试方法的缺点是,不能在实际加工的条件下对材料进行测试,难以获得聚合物熔体在加工状时的流变特性。特别是在研究几种聚合物材料共混改性时,聚合物熔体需要螺杆的强剪切作用,才能达到共混的目的。高压毛细管式流变仪不适合对这类材料进行测试。
螺杆挤出式毛细管流变测试装置,可以解决上述问题。由于该装置利用螺杆的推进力使聚合物熔体流过毛细管,在测试过程中螺杆对材料施加剪切能量。因此,能够在更接近于真实加工的条件下测量聚合物熔体的剪切粘度。这种方法特别适合于对热塑性材料及其混合物流变性能的测量,由于测量模拟了真实的实验环境,所获得测试参数可以更准确地描述材料在实际加工中的行为。
可以利用专门的测试仪器测量聚合物熔体的剪切粘度谱,例如,高压毛细管式流变仪,或者组合式转。但是这些设备价格昂贵,在实际使用中,特别是在大规模的工业生产的应用中受到了一定限制。实际上,可以不必依赖专用的测试仪器,只要掌握剪切粘度的测试原理,就可以利用简单的小型单螺杆挤出机和毛细管模具,构成低成本的剪切粘度谱测试装置。再结合计算机数据处理,可以方便快速地获得聚合物熔体的剪切粘度谱。该方法尤其适合于中小企业进行产品开发和生产原料检验。