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Haake流变仪在聚合物加工中的应用

来源：筏尚旅游网

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April2002PLASTICSSCI.&TECHNOLOGY

文章编号:100523360(2002)20220056203

塑料科技

测试

Haake流变仪在聚合物加工中的应用

张　洁

(四川久远科技股份有限公司,四川绵阳621900)

　　摘　要:　介绍了PloylabRC300P型Haake流变仪在聚合物配方工艺研究和加工工艺研究中的应用。

关键词:　流变;工艺;聚合物

中图分类号:TQ320161　　　　文献标识码:B

　　在高分子材料的生产过程中,需要进行加工性能

的测试。当前高分子材料正向功能化和专用化方向发展,而以快捷的方法和最少的样品解决加工性能问题是材料开发的关键。

目前对高分子材料加工性能的测试主要是对材料〔1〕

进行流变特性的测定。这是一种通过模拟实际生产工艺进行试验的测试方法,通常是用密炼机和挤出机进行小型实验模拟,从而达到对材料的加工性能进行测定分析的目的。本公司1998年从德国哈克公司引进的PolylabRC-300P型流变仪,包括行星式混合式、密炼机及挤出机等相关流变性能测试设备,自该设备引进以来,已成功地完成了对公司内外多种塑料制品的流变性能测试,为确定产品配方和生产工艺及新产品的开发奠定了基础。

的热固性复合材料。

〔2〕

挤出机可用于各种聚合物材料的加工挤出,在实际生产中最常用的一种是具有优异混合性能的平行同向旋转双螺杆挤出机。实验室的小型挤出机连接各种模具和后牵引设备,如片材、板材和管材模具、电缆涂覆模具、吹膜模具、异型材模具和熔体纺丝模具及其后牵引,就可构成中试或小试装置,模拟实际生产过程。这样,一方面可对各种形状挤出物的加工性、稳定性进行现场观测并进行工艺优化;另一方面,用扁平模具或薄膜模具挤出的试样可直接进行其他化学性能或物理机械性能的测试。沿挤出机筒不同位置设置压力传感器和温度传感器,可测得沿机筒方向物料的加工特性,提供螺杆转速、机筒温度、挤出机背压、熔体温度和压力等重要加工参数及后牵引工艺的有关参数,从而用于指导实际生产。

1　设备简介

　　密炼机的测量单元是大型生产用密炼机的微缩复制品。这种流变仪的设计目的是造成高度湍流、高度剪切,使聚合物熔体和橡胶混合物的多相组分得以很好混合,在此条件下,被剪切的物料将产生非线性的粘弹性响应。被测样品抗混合的阻力与样品粘度成正比,转矩流变仪通过作用在转子上的反作用扭矩测得这种阻力,通常记录扭矩随时间变化的谱图,同时还可测定熔体温度。密炼机试验可评价聚合物的熔融行为、流动性和热稳定性及各种添加剂的加工特性,从而确定适宜的加工条件和实际生产加工工艺。密炼机试验不仅适用于各种热塑性聚合物,也适用于可交联或纤维增强

收稿日期:2001208221

2　应用实例

211　用密炼机作热熔胶流动性试验

　　图1为热熔胶的流变谱图,其中(a)和(b)为国外

从图中可知,(a)的流变性最好,产品,(c)为国内产品。

其最大扭矩为100Nm左右,粘度较小,而(b)和(c)的流变谱图则基本相似。通过上图比较,说明国内产品在流变性能上完全可以达到与国外产品相当的水平。产品流变谱图的比较可为原料的选择提供理论依据。

212　用密炼机进行新产品开发的性能测试

张　洁　Haake流变仪在聚合物加工中的应用

　　图2是待开发新产品的流变谱图。图中前三组曲线为同一配方的三次重复性试验结果,从图中曲线可知该配方的加工工艺性稳定,物料混合均匀;后两组曲线为改变配方后的产品流变性能曲线,其扭矩值有所上升,粘度逐渐增加。通过不同配方的产品在流变谱图中的比较,可以为新产品配方的确定及加工工艺条件的优化提供一定的依据,有利于新产品的开发。

213　用挤出机模拟实际生产过程

　　将挤出机同各种模具和后牵引设备连接,可以挤出各种型材,从而通过模拟实际生产过程来确定各阶段的加工工艺参数。表1为某种电缆料在三种不同加工条件下的工艺参数。

表1　电缆料在三种不同加工条件下的工艺参数

试验序号

123

Tε1180℃170℃170℃Tε2200℃200℃180℃Tε3230℃230℃200℃

TD1210℃205℃185℃

其中试验1挤出的片材表面光洁度很差,呈现鳞斑;试验2挤出的片材表面明显有所改善,光洁度较好;试验3挤出的片材表面光滑,光洁度很好。从以上不同加工条件下挤出片材的表面情况,可以确定合适的加工参数,用于指导大规模批量生产。

除此以外

〔3〕

,哈克流变仪还可用于热塑性塑料、热

固性塑料、弹性体、添加剂、陶瓷及其他如颜料、炸药、煤、洗涤剂原料、粘结剂等材料的流变性能的测试。因此,扩大哈克流变仪在配方设计、助剂和改性剂评定、

图1　热熔胶的流变谱图原料及产品质量评定、工艺参数的确定等方面的应用,将有助于提高科研和生产效率,节约大量资金,对企业发展具有十分重要的意义。参考文献:

[1]　KlausMozer,GebhardSchramm1使用最先进的计算机转矩

流变仪对聚合物进行流变测试,内部资料1

[2]　耿孝正1中国塑料,1999,8(5):66-721

[3]　吴大诚,等1高聚物加工流变学〔M〕1成都科技大学出版

社,19941

图2　待开发新产品的流变谱图

张　洁　Haake流变仪在聚合物加工中的应用

ApplicationofHaakeRheometerinPolymerProcessing

ZHANGJie

(SichuanJiuyuanScience&TechnologyCo.,Si2chuanMian2yang621900,China)

　　Abstract:　ThepaperintroducedtheapplicationofHaakerheometerWithPloylabRC-300Ptypetothetechniquere2

searchofpolymerformulationandprocessing.

Keywords:　Rheology;Technology;Polymer

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