用旋轉(zhuǎn)流變儀測(cè)量聚合物的流變性能
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時(shí)間：2013-03-19
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2、聚合物的重均分子量和分子量分布定性判斷
在頻率掃描分析中，對(duì)重均分子量和分子量分布的定性分析可以從儲(chǔ)能模量和損耗模量的交點(diǎn)做出判斷。一般，該實(shí)驗(yàn)大約需要5～10min。研究模量交叉點(diǎn)Gx的水平位置可以定性分析平均分子量，Gx的垂直位置則說(shuō)明了分子量的分布MMD。另外，比較同類(lèi)聚合物，支化程度也和Gx的水平偏移有關(guān)（如圖3所示）。
圖3 用儲(chǔ)能和損耗模量的交點(diǎn)來(lái)進(jìn)行分子量的定性分析
通過(guò)不同溫度下的頻率掃描、應(yīng)力松弛和蠕變實(shí)驗(yàn)，可以計(jì)算主曲線, 從而計(jì)算松弛時(shí)間譜。對(duì)于已知材料參數(shù)的聚合物（如PS、PE、PP、PC、PMMA和PTFE等），利用聚合物分析軟件包即可以方便地定量計(jì)算出重均分子量和分子量的分布（如圖4、圖5所示）。
圖4 聚合物分析模塊
圖5 用流變學(xué)方法計(jì)算的聚合物分子量及其分布
4、支化聚合物
一般，側(cè)鏈的數(shù)量、長(zhǎng)度和移動(dòng)性均影響流變性能。如果側(cè)鏈不長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致低剪切速率下粘度的增加。與相應(yīng)的線性聚合物相比，其剪切稀化效應(yīng)更明顯。而對(duì)于長(zhǎng)支化的聚合物，在低剪切速率下將顯示低粘度。所以，可以通過(guò)控制支化度來(lái)控制產(chǎn)品的性能。
聚合物的支化度通?？梢圆捎美鞂?shí)驗(yàn)進(jìn)行分析。具有優(yōu)異控制速率性能的旋轉(zhuǎn)流變儀，如奧地利安東帕有限公司的Physica MCR301，可以配置熔體拉伸模具，直接測(cè)量聚合物的拉伸性能，從而反映出樣品支化度的差異。對(duì)于這種差異，通常采用的旋轉(zhuǎn)測(cè)試的流動(dòng)曲線或者振蕩的頻率掃描曲線是很難分辨出來(lái)的。
圖6所示描述了支化聚丙烯（B-PP）和高規(guī)整線性聚丙烯（H-PP）的差異。兩種聚丙烯的熔融指數(shù)MI都是3，粘度曲線也基本一致。在一定的拉伸應(yīng)力下，兩種聚丙烯的分子結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了明顯的差異。其中，支化聚丙烯（B-PP）表現(xiàn)出了明顯的支化效應(yīng)和拉伸變硬（如圖6a所示），而高規(guī)整線性聚丙烯（H-PP）的拉伸粘度無(wú)明顯增大（如圖6b所示）。
圖6 在不同拉伸速率下，支化聚丙烯和線性聚丙烯的拉伸流變測(cè)試
填料也會(huì)影響最終產(chǎn)品的性能，其中填料的尺寸、形態(tài)、填充量和顆粒之間的相互作用是重要的影響因素。填料往往導(dǎo)致熔體粘度增加或擠出脹大效應(yīng)減小。從流變的觀點(diǎn)看，隨著填充物含量的增加，聚合物的線性粘彈區(qū)范圍就變小。線性粘彈區(qū)一般可用振幅或者應(yīng)變掃描來(lái)測(cè)定。
評(píng)論