用旋轉流變儀測量聚合物的流變性能
加入技術(shù)交流群
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，對重均分子量和分子量分布的定性分析可以從儲能模量和損耗模量的交點(diǎn)做出判斷。一般，該實(shí)驗大約需要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、應力松弛和蠕變實(shí)驗，可以計算主曲線(xiàn), 從而計算松弛時(shí)間譜。對于已知材料參數的聚合物（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)方法計算的聚合物分子量及其分布
4、支化聚合物
一般，側鏈的數量、長(cháng)度和移動(dòng)性均影響流變性能。如果側鏈不長(cháng)，會(huì )導致低剪切速率下粘度的增加。與相應的線(xiàn)性聚合物相比，其剪切稀化效應更明顯。而對于長(cháng)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)驗進(jìn)行分析。具有優(yōu)異控制速率性能的旋轉流變儀，如奧地利安東帕有限公司的Physica MCR301，可以配置熔體拉伸模具，直接測量聚合物的拉伸性能，從而反映出樣品支化度的差異。對于這種差異，通常采用的旋轉測試的流動(dòng)曲線(xiàn)或者振蕩的頻率掃描曲線(xiàn)是很難分辨出來(lái)的。
圖6所示描述了支化聚丙烯（B-PP）和高規整線(xiàn)性聚丙烯（H-PP）的差異。兩種聚丙烯的熔融指數MI都是3，粘度曲線(xiàn)也基本一致。在一定的拉伸應力下，兩種聚丙烯的分子結構表現出了明顯的差異。其中，支化聚丙烯（B-PP）表現出了明顯的支化效應和拉伸變硬（如圖6a所示），而高規整線(xiàn)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(xiàn)性聚丙烯的拉伸流變測試
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。填料往往導致熔體粘度增加或擠出脹大效應減小。從流變的觀(guān)點(diǎn)看，隨著(zhù)填充物含量的增加，聚合物的線(xiàn)性粘彈區范圍就變小。線(xiàn)性粘彈區一般可用振幅或者應變掃描來(lái)測定。
評論