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熔体流动速率试验-第1部分

虽然经常受到批评,MFR是一个非常好的衡量聚合物的相对平均分子量。由于分子量(MW)是聚合物性能的驱动因素,它被证明是一个非常有用的数字。
#聚烯烃

熔体流速测试可以表征为材料测试方法的罗德尼·危险域 - 它不尊重。来自行业所有部分的人揭示了测试的价值或彻底诋毁其有用性。指导行业专业人员对处理的人很快指出,材料的熔体流速(MFR)值是曲线上的单点,其表征粘度作为剪切速率的函数。由于塑料是非牛顿的,因此它们的粘度随剪切速率而变化。

熔体流速试验以单个流速使熔融材料移动,因此单一的剪切速率,并且由于改变剪切速率而不能捕获材料的全范围。更糟糕的是,剪切速率甚至没有控制。虽然材料上的负载或剪切应力在测试过程中是恒定的,但剪切速率是测试的输出。MFR本身是在测试过程中使用的剪切速率的反映,但是它是测试的结果而不是受控输入。

院士们不喜欢这些单位。你是如何从克/10分钟得到有意义的基本聚合物行为的?我已经写了大量关于MFR和平均分子量之间的相对关系的文章。这让我偶尔收到一些大学教授怒气冲冲的电子邮件,他们坚持让我解释如何将g/10分钟转换成合适的分子量单位,即克/摩尔。这是一个很好的问题,我们将在接下来的几篇文章中尽可能完整地回答这个问题。

实际上,熔体流速测试是一种可衡量可加工性的较差的工具,因为我们将在本系列后面详细解释。但它从未旨在成为可加工性的测量;这是一个在处理社区中应用的解释。熔体流量测试仪是某种类型的贫困人的毛细管流变仪的概念从根本上不正确。另外,MFR与平均分子量之间的关系是相对的关系。有很多因素可以歪斜这种关系并使解释棘手。

例如,向化合物中添加玻璃纤维、抗冲击改性剂和某些添加剂,可以在不改变聚合物平均分子量的情况下改变材料的MFR。

但是如果测试如此无用,那么为什么这个值出现在这么多的材料表上?它不仅是大多数公布数据表的线项,通常是将一级材料与另一个聚合物系列内的一级材料区分开来的关键特征。在以聚碳酸酯,缩醛和聚苯乙烯等于多样化的材料中,MFR可能是数据表上的唯一值,这些值在特定产品中的级别到等级显着变化。原因很简单。假设所有其他因素保持恒定,MFR是聚合物相对平均分子量的非常好的计量。由于分子量(MW)是聚合物性能的驱动因素,它被证明是一个非常有用的数字。

聚合物中的流速与粘度成反比。高粘度物料流动的阻力更大,因此在任何特定条件下比低粘度物料流动的速度更慢。因此,高分子量聚合物的MFR值较低,低分子量聚合物的MFR值较高。

注塑成型从业者更喜欢后者,因为它更容易填充模具中的要求流动路径与我们称为“高流量”材料。挤出机和吹塑器更有可能更喜欢更高的MW材料,因为它们提供更高的熔体强度,这使得更容易控制型坯的形状或复杂的轮廓,膨胀的考虑因素。最终用户更喜欢更高MW的聚合物,无论他们是否知道,因为更高的MW与更好的产品性能相关。抗冲击性,疲劳性能,环境应力 - 抗性(ESCR)和屏障性质(以少数)均具有更高的MW。

30多年前,我第一次接触到MW作为材料选择标准的重要性是在成型地板上。我们用高分子量的聚碳酸酯注射等级来制作交通灯的外壳。该材料的名义MFR为5克/10分钟。该零件的几何形状,加上我们的成型机的年代,使这是一个非常具有挑战性的部分生产。因为零件的性能非常关键,我们每小时进行一次落镖冲击测试,以确保整个过程处于控制之中。在运行结束时,我们将从批次中随机选择20个部件,并重复冲击试验。典型的结果是20个零件中有20个合格。

有一天,我们决定看看如果我们使用低兆瓦级会发生什么。理由是这样的:如果我们可以使用一种更容易流动的材料,我们就可以降低材料的熔化温度以及与注射和包装相关的压力。这将减少材料上的应力,提高部件的冲击性能,或至少弥补低分子量聚合物的冲击强度下降。

当我们以10g / 10min的名义MFR取样时,实际上,我们观察到,我们可以降低材料的熔体温度40°F(22°C),我们在第一级填充期间的压力下降了10%。但当我们对用这种材料制成的20个零件进行冲击性能评估时,只有4个零件通过了测试。尽管这两个等级的数据表上公布的有缺口的Izod影响值是相同的,但这种行为上的巨大变化还是发生了。在我们的行业中,数据表所产生的实际性能和预期之间的差异每天都在发生,我们将在后面的文章中讨论造成这种差异的原因。

在我们的下一篇文章我们将描述MFR测试程序,并讨论测试的一些优点和缺点。我们还将解释为什么如此多的材料供应商使用该属性,不仅作为发布的行项目,而且作为从批次到批次的质量认证的关键188金宝搏网页登录参数。

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