超高熔體質(zhì)量流動速率的聚丙烯,其最重要的指標就是熔體質(zhì)量流動速率,它直接表現(xiàn)為流變性能的好壞,間接反映出了聚合物的分子量高低,對于熔噴布的生產(chǎn)加工及熔噴工藝參數(shù)的選擇具有重要影響。因此,準確測定聚丙烯熔噴料的熔體質(zhì)量流動速率值具有極其重要的意義。
影響因素
不同預熱時間影響
由于聚丙烯熔噴料的熔體質(zhì)量流動速率值太高,熔融時間太久易導致物料在料筒中受熱降解,特別是空氣中的氧氣會加速熱降解效應使熔體粘度降低,導致其熔體流動速率變大。現(xiàn)行國家標準 GB/T 3682.1-2018 中規(guī)定,測量熔體質(zhì)量流動速率的預熱時間為 5min,而舊版標準 GB/T 3682-2000 中規(guī)定預熱時間為 4min,因此通過選擇這兩個不同熔融預熱時間進行驗證分析,選擇一個更適合聚丙烯熔噴料熔體質(zhì)量流動速率測定的條件。
聚丙烯熔噴專用料在測定熔體質(zhì)量流動速率時在短時間內(nèi)可以熔融得非常充分,預熱時間為 4min 時的數(shù)據(jù)更精確,偏差更小,還能避免因物料熔融時間過長引起的物料熱降解。尤其是粉狀聚合物,空氣中的氧氣會加速聚合物的熱降解效應,從而導致熔體粘度降低,流動速率加快。因此,建議在進行聚丙烯熔噴專用料熔體質(zhì)量流動速率的測定時,采用 4min 預熱時間即足夠,還不易造成物料的降解,同時還能縮短時間,提高工作效率。
不同負荷預加載影響
GB/T 3682.1-2018 中規(guī)定,如果材料的熔體流動速率很高,在預熱過程中試樣的損失很明顯,在預熱時應不加負荷或只加小負荷的活塞,并使用支架和口模塞。
在進行聚丙烯熔噴專用料熔體質(zhì)量流動速率測定時,尤其使用粉料進行試驗時,活塞桿會因氣泡影響一直向上頂出,導致料筒里殘留的空氣更多,會導致數(shù)據(jù)結果偏差更大,因此在測量時,預熱期間會加載一個小負荷進行壓實,排出氣體。
在預熱階段加載一個較小負荷是比較合適的。但特殊情況時,比如物料中含水分或揮發(fā)性組分的試樣在高溫下會產(chǎn)生氣泡,料桿容易被頂出,容易對料桿和人員造成傷害。為避免該情況對測試結果的影響,應盡量將料筒內(nèi)的試樣壓緊實,排出氣體,同時也可以加入一些熱穩(wěn)定劑或在測試前對樣品進行干燥處理,去除水分和揮發(fā)性組分,同時建議根據(jù)實際情況更換較大負荷進行預壓實。在這種情況下,使用小負荷壓實反而會導致數(shù)據(jù)偏差更大,因此在進行聚丙烯熔噴專用料的 MFR 測定時,還需要根據(jù)物料實際情況進行選擇。
活塞最小位移的影響
GB/T 3682.1-2018 中規(guī)定,當 MFR>20g/10min 時,活塞最小位移為 10mm。當進行聚丙烯熔噴專用料熔體質(zhì)量流動速率試驗時,由于熔噴料的 MFR 均在 1000g/10min 以上,從目前大部分實驗室現(xiàn)有熔指儀情況看,很多儀器無法進行熔噴料高 MFR( 一般 >700g/10min) 的測定。一部分能進行高熔指測定的儀器也因位移傳感器精度不足,經(jīng)常導致數(shù)據(jù)結果存在較大誤差。
在試驗過程中發(fā)現(xiàn),當采用最小活塞位移 5mm 時,經(jīng)常有某一段不出值的現(xiàn)象,即無法滿足連續(xù)的三段數(shù)值出結果,由于儀器位移傳感器精度跟不上,取最小活塞位移 10mm 進行試驗時就會避免這種現(xiàn)象的發(fā)生,因此建議選用最小活塞位移 10mm 進行聚丙烯熔噴專用料熔體質(zhì)量流動速率的測定。
標準口模與半口模的影響
GB/T 3682.1-2018 中規(guī)定 MFR 太高時,推薦使用半口模進行試驗,但測試結果如何換算為標準口模的MFR 并未說明。因此標準口模與半口模的選擇也對測量聚丙烯熔噴專用料熔體質(zhì)量流動速率的結果有著極其重要影響。
經(jīng)過驗證試驗發(fā)現(xiàn),采用半口模進行試驗時,試驗數(shù)據(jù)更穩(wěn)定,三次平行試驗數(shù)據(jù)偏差更小,穩(wěn)定性更好,對時間也未見有敏感性影響。通過多組驗證試驗結果中發(fā)現(xiàn),由同一生產(chǎn)工藝流程下制備的聚丙烯專用熔噴料的 MFR 測定標準口模與半口模有一定的換算關系,標準口模時的MFR 約為 6.8~7.5 倍的半口模時的 MFR。因此建議采用半口模進行聚丙烯熔噴專用料熔體質(zhì)量流動速率的測定,并且 GB/T 3682.1-2018 中也建議MFR 太高時,推薦使用半口模進行試驗。
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