螺桿擠出式毛細(xì)管測(cè)量聚合物熔體剪切粘度譜
發(fā)布時(shí)間 : 2017-10-01 瀏覽次數(shù) : 次絕大多數(shù)聚合物材料都是在熔體狀態(tài)進(jìn)行加工，在此過(guò)程中涉及熔體的流動(dòng)和變形，這不僅影響加工過(guò)程的本身，而且也影響制品的最終性能。因此，流變特性的研究一直是聚合物材料研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。正確地測(cè)量流變學(xué)參數(shù)，是深入研究流變特性的基礎(chǔ)，為此國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究。
剪切粘度是表征其加工流變行為的重要參數(shù)。所謂聚合物熔體的剪切粘度，就是熔體在流動(dòng)過(guò)程中，受到的剪切應(yīng)力與剪切速率的比值。聚合物熔體使假塑性流體，其流動(dòng)行為具有剪切變稀的特性，通常需要利用剪切粘度與剪切速率的關(guān)系曲線，即剪切粘度譜來(lái)全面反映聚合物熔體的加工特性。
測(cè)量熔體粘度的基本方法是，設(shè)法使被測(cè)熔體流過(guò)一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的毛細(xì)管，例如圓形的毛細(xì)管，通過(guò)測(cè)量熔體流過(guò)毛細(xì)管時(shí)在兩端產(chǎn)生的壓力降，可計(jì)算出剪切應(yīng)力。通過(guò)測(cè)量熔體單位時(shí)間內(nèi)的流出量，可計(jì)算剪切速率。這樣就可最終獲得熔體粘度。使熔體從毛細(xì)管中流出的傳統(tǒng)方法是，利用活塞推進(jìn)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，使用的測(cè)試材料較少，并且能夠獲得較高的剪切應(yīng)力。高壓毛細(xì)管式流變儀就是基于這種原理工作。但是這種測(cè)試方法的缺點(diǎn)是，不能在實(shí)際加工的條件下對(duì)材料進(jìn)行測(cè)試，難以獲得聚合物熔體在加工狀時(shí)的流變特性。特別是在研究幾種聚合物材料共混改性時(shí)，聚合物熔體需要螺桿的強(qiáng)剪切作用，才能達(dá)到共混的目的。高壓毛細(xì)管式流變儀不適合對(duì)這類(lèi)材料進(jìn)行測(cè)試。
螺桿擠出式毛細(xì)管流變測(cè)試裝置，可以解決上述問(wèn)題。由于該裝置利用螺桿的推進(jìn)力使聚合物熔體流過(guò)毛細(xì)管，在測(cè)試過(guò)程中螺桿對(duì)材料施加剪切能量。因此，能夠在更接近于真實(shí)加工的條件下測(cè)量聚合物熔體的剪切粘度。這種方法特別適合于對(duì)熱塑性材料及其混合物流變性能的測(cè)量，由于測(cè)量模擬了真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，所獲得測(cè)試參數(shù)可以更準(zhǔn)確地描述材料在實(shí)際加工中的行為。
可以利用專(zhuān)門(mén)的測(cè)試儀器測(cè)量聚合物熔體的剪切粘度譜，例如，高壓毛細(xì)管式流變儀，或者組合式轉(zhuǎn)。但是這些設(shè)備價(jià)格昂貴，在實(shí)際使用中，特別是在大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用中受到了一定限制。實(shí)際上，可以不必依賴專(zhuān)用的測(cè)試儀器，只要掌握剪切粘度的測(cè)試原理，就可以利用簡(jiǎn)單的小型單螺桿擠出機(jī)和毛細(xì)管模具，構(gòu)成低成本的剪切粘度譜測(cè)試裝置。再結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理，可以方便快速地獲得聚合物熔體的剪切粘度譜。該方法尤其適合于中小企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)原料檢驗(yàn)。
