聚烯烴熔體強度測試方法及其影響因素

齊魯石油化工2006 ,34(4 ) :436 ~438分析與測試QILU PETROCHEMICAL TECHNOLOGY聚烯烴熔體強度測試方法及其影響因素王雪梅賈秀麗劉文華(中國石化齊魯股份有限公司樹(shù)脂研究所山東淄博255400)摘要介紹了聚烯烴熔體強度的常用測試方法研究了用熔體強度測試儀法測試材料熔體強度的影響因素通過(guò)試驗驗證了試驗溫度、擠出速率以及拉伸長(cháng)度等因素對試驗結果的影響。關(guān)鍵詞聚烯烴熔體強度測試中圖分類(lèi)號:0657.91文獻標識碼 :B文章編號:1009 - 9859( 2006 )04 -0436 -03聚烯烴的熔體強度反映了聚烯烴熔體的抗延包括配有垂直擠出機頭及毛細管口模的單螺桿擠伸以及抗熔垂性是決定材料的成型加工性的一出機和熔體 強度測試儀,試料在擠出機中在-定個(gè)非常重要的性能。近年來(lái)熔體強度已經(jīng)被認的溫度和轉速下熔融通過(guò)垂直機頭均勻擠出熔為是聚合物成型過(guò)程涉及到拉伸和牽引操作的重體料條熔體料條向下落入一組反向旋轉的夾輥要的成型參數之一如熔體抽絲、吹塑、擠出涂敷、中夾輥以恒定的加速度轉動(dòng)拉伸熔體料條拉伸吹膜、纖維擠塑以及熱成型這些成型過(guò)程受材料力不斷增大直至熔體斷裂此熔體斷裂所受的力的熔體強度的影響很大。例如在吹膜中,一個(gè)關(guān)定義為熔體強度3]”,它反映了熔體的抗拉伸鍵的加工參數是膜泡的穩定性，這-參數就是由性。此種測試方法需專(zhuān)用的熔體強度測試儀如材料的熔體強度決定的材料的熔體強度低膜泡德國Gottfert公司生產(chǎn)的RHEOTENS 71. 90熔體.不穩定易破裂;熔體強度高,膜泡很穩定不易破強度測試儀,目前在國外已受到廣泛認可但在國裂。所以對熔體強度的研究是非常的必要,但內尚沒(méi)有得到普遍應用。是從目前來(lái)看這方面的研究報道還比較少,國內用測重法測出的熔體強度和用熔體強度測試就更少。對熔體強度的深入研究,可以幫助我們儀法測出的熔體強度的相關(guān)性很好21。了解影響聚烯烴熔體強度的因素以及提高熔體強本文主要研究了用熔體強度測試儀法測試聚度的方法從而提高材料的加工性以獲取高性能烯烴熔體強度的方法及其影響因素。的制品。本文從研究聚烯烴熔體強度的測試方法入手初步探討了聚烯烴熔體強度的影響因素。2試驗部分2.1試驗用設備及儀器1聚烯烴熔體強 度的測試方法擠出機:HAAKE公司生產(chǎn)的單螺桿擠出機熔體強度的測試方法主要有兩種熔體流動(dòng)Rheomex 252p垂直機頭機頭口模為毛細管毛速率測定儀法和熔體強度測試儀法。細管直徑為2 mm ,長(cháng)徑比為10/1。熔體流動(dòng)速率測定儀法又稱(chēng)為熔垂法,是 通熔體強度儀德國Gottfert公司生產(chǎn)的RHEO -過(guò)測量熔體從熔體流動(dòng)速率測定儀的口模中懸掛中國煤化工儀。到斷裂這段時(shí)間內的質(zhì)量來(lái)表征。反映了熔體的YHCNMHG0.001g?？谷鄞剐詼y得的質(zhì)量越高樹(shù)脂的熔體強度就越收稿日期2006 -08 -03修回日期2006 -09 -08。高2。這種方法簡(jiǎn)單易行,不需專(zhuān)門(mén)的測試設作者簡(jiǎn)介王雪梅( 1968- ),女工程師,1989 年畢業(yè)于撫順備所以長(cháng)期以來(lái)此法得到了普遍應用。石油學(xué)院遼陽(yáng)分校高分子材料專(zhuān)業(yè)從事樹(shù)脂加工應用研究熔體強度測截儀法即拉伸測力法,試驗裝置工作電話(huà)0533 -7584119。第4期王雪梅等.聚烯烴熔體強度測試方法及其影響因素437. .2.2原料250190C高密度聚乙烯樹(shù)脂( HDPE ) :DGDB2480 ,中210七230C|200國石化齊魯股份有限公司生產(chǎn)。百低密度聚乙烯樹(shù)脂( LDPE ) 2102TN0O ,中國勢150石化齊魯股份有限公司生產(chǎn)。聚丙烯樹(shù)脂( PP ) :EPS30R ,中國石化齊魯股婺100份有限公司生產(chǎn)。2.3試驗2.3.1溫度試驗100300400分別選用HDPE DGDB2480H、LDPE 2102TN00拉伸速率/mm.gl及PPEPS30R3種樹(shù)脂進(jìn)行了不同溫度下熔體強圖1在不同溫 度下HDPE DGDB2480的熔體強度度的測試試驗。試驗條件螺桿轉速20 r/min拉伸加速度20 mm/s2熔體料條長(cháng)度70 mm。試驗180個(gè)溫度分別為:HDPE DGDB2480 : 190、210、230C ; LDPE; 2002102TN0O :180、190、200°C ; PP EPS30R :210、230°C。明150200七2.3.2擠出速率試驗100-選用HDPE DGDB2480樹(shù)脂進(jìn)行了不同擠出50}-速率下熔體強度的測試試驗。試驗條件:試驗溫,度230C拉伸加速度20 mm/s2熔體料條長(cháng)度705001 000mm。螺桿轉速分別為20、 30、40 r/ min。拉伸速率/mm●s-"2.3.3拉伸長(cháng)度 試驗選用HDPE DGDB2480樹(shù)脂進(jìn)行了不同熔體圖2在不同溫 度下LDPE 2102TN0O的熔體強度料條長(cháng)度(即拉伸長(cháng)度)下熔體強度的測試試驗。210試驗條件:試驗溫度210C,拉伸加速度20mm/230C0ts2 ,螺桿轉速為20 r/min。 熔體料條長(cháng)度分別為50、60、70 mm。最403結果與討論3.1 溫度的影響20溫度試驗結果見(jiàn)圖1、圖2及圖3。從圖1、圖2及圖3中可以看出熔體強度隨著(zhù)溫度的升高開(kāi)800 .拉伸速率/mm●s~1始明顯地下降。從圖1及圖2中可以看出當溫度升高到一定的溫度以后熔體強度的變化就不圖3在不同溫 度下PP EPS30R的熔體強度明顯了。這與高分子中存在的自由體積和它對溫度的敏感性以及分子的纏結有關(guān)4。溫度的提中國煤化工高增加’了分子的自由體積分子之間的距離加大,MYHCNMH G圖4。從圖4可看出必然減小了分子之間的作用力,另外溫度的提高在同一流道中熔體強度隨著(zhù)擠出速率的提高而會(huì )使分子解纏所以熔體強度下降。但是當溫度上升?？梢酝ㄟ^(guò)在毛細管的入口處出現聚集流模提高到一定的程度,自由體積和分子的解纏已經(jīng)型來(lái)解釋熔體強度升高這一現象。 聚集流模型是對溫度不敏感數騙以這時(shí)熔體強度變化不明顯。指流體從截面大的流動(dòng)區域流到截面小的區域438齊魯石油化工第34卷時(shí)流速增大的現象。聚集流的出現預示著(zhù)熔體3.3拉伸長(cháng) 度的影響流動(dòng)的加速,單軸拉伸的出現。當聚合物熔體被有關(guān)拉伸長(cháng)度的試驗結果見(jiàn)圖5。熔體強度拉伸時(shí)分子朝流動(dòng)的方向取向。另外聚合物熔隨著(zhù)熔體料條長(cháng)度的加大而減小。這種現象的解體的流動(dòng)速率提高使得熔體內形成很高的應力,釋為短的拉伸長(cháng)度的熔體束具有更強的抵抗橫所以高的擠出速率會(huì )導致聚合物熔體在口模處形截面變小的能力所以熔體強度高”。成更高的應力,結果熔體強度也相應地提高了[5。4結論在使用熔體強度測試儀測定聚烯烴熔體強度40r/min時(shí):300(1)熔體強度隨著(zhù)溫度的升高開(kāi)始明顯地下5030r/min "降當溫度升高到一定的溫度以后熔體強度的變! 20r/min化就不明顯了。照150(2)在同一流道中熔體強度隨著(zhù)擠出速率安100的提高而上升。50 F(3)熔體強度隨著(zhù)拉伸長(cháng)度的加大而減小。0200400600800參考文獻拉伸速率/mm's -11占國榮周南橋彭響方.聚合物的熔體強度及其測試.圖4擠出速率不同時(shí) HDPE DGDB2480的熔體強度技術(shù)[J]中國塑料2003 &( 17 )79 ~822 KAM HO. Melt Strength of Linear Low - density Polyeth-ylene Blends [ J ] Journal of Applied Polymer Science ,250-2002 ,85 1408 ~ 14183 Muke S. Extensional Rheology of Polypropylene Meltsfrom the Rheotens Tes[ J ] Journal of Non - Newtonian通150Fluid Mechanics 2001 ,101 :77 ~93: 100-4 WongA C Y ,Cheung V H K. Elongation Strength of Po-70mm !lyethylene melt[ J ] Journal of Material Processing Tech-50-nology ,1997 67 117~11950mm:5 Lau H C , BhattacharyaS N and Field G J. Melt Strength100拉伸速率/mm●sof Polypropylene : Its Relevance to Thermoforming[ J ]Polymer Engineering and Science , November , 1998 ,38圖5不同熔 體束長(cháng)度時(shí)HDPE DGDB2480的熔體強度( 11 ):1915 ~ 1923北歐化工在德國投資2億歐元擴建聚丙烯生產(chǎn)廠(chǎng)據報道采用北歐化工最新Borstan( r )聚丙熾( PP )工藝的擴能計劃將于2007年底在德國博格豪森廠(chǎng)投產(chǎn)",通過(guò)創(chuàng )新產(chǎn)生價(jià)值”的公司發(fā)展戰略來(lái)提升產(chǎn)品價(jià)值為市場(chǎng)提供創(chuàng )新技術(shù)的包裝用途新型塑料產(chǎn)品。此次擴能將新增產(chǎn)能33 x 10* V/a使德國博格豪森廠(chǎng)產(chǎn)能達到74.5x10* Va目前該廠(chǎng)中國煤化工和高密度聚乙烯17.5x10* V/a。.THCNMHG，新型塑料廣泛應用于食品及醫藥包裝的超透明吹塑、薄壁家用和運棚巴表、流深創(chuàng )和化儀品用透明塑料瓶,以及衛生用途纖維材料。(王秀麗摘自中國化工網(wǎng))