高聚物的粘彈性

1、實驗四姓名：許戴娜 班級：12高分子材料 學(xué)號：121505036指導(dǎo)老師：溫和 實驗時間：2013年6月25日星期二實驗項目：高聚物的粘彈性一、實驗?zāi)康呐c任務(wù)通過測定線型高聚物的蠕變曲線，研究線型高聚物的粘彈性，了解蠕變曲線 個部分的意義，并求出線型高聚物的本體粘度。掌握高聚物熔體流動速率（MFR）或稱熔融指數(shù)（MI）的測定方法，了解熔 融指數(shù)與流動性和數(shù)均分子量的關(guān)系。二、實驗原理蠕變是聚合物的一種力學(xué)松弛現(xiàn)象，它是指在恒定溫度下和較小恒定外力作 用下，高聚物材料的形變隨時間增加而逐漸增大的現(xiàn)象。線型聚合物的蠕變 曲線表示高聚物在恒定應(yīng)力作用下，相對形變（應(yīng)變）與時間的關(guān)系。從蠕 變曲線上

2、可以了解蠕變過程或蠕變回彈過程由三部分組成：（1）普彈形變（ 1）：又稱瞬時彈性形變，以聲速發(fā)生的彈性形變，應(yīng)力除去 時，以聲速回復(fù)，其應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系服從胡克定律：s廣臭1（2）高彈形變（ 2）：由鏈段運動產(chǎn)生的形變，隨時間的增加逐漸達到形變最 大值，外來除去后時，形變可逐步全部回復(fù)。其應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系為：b 八 _t、& =（1 e t ）2 E3（3）粘性形變（ 3）：高彈形變達到最大值后，隨時間增加，形變與時間關(guān)系 成線性變化。它是由于大分子鏈間沿力場方向產(chǎn)生相對滑移，導(dǎo)致的粘性流動。其形變是不能回復(fù)的永久形變。其應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系服從牛頓定律:b=n ，因為 * =-，所以，8 = t

3、門2因此，在應(yīng)力作用下，蠕變過程的總形變澆1+ 2+ 3當蠕變過程時間足夠長時，e-J 一0，上式可簡化為： 由于聚合物和應(yīng)力一定，則E + M C，為常數(shù)，則 =t + C132即，蠕變曲線的直線部分代表粘性流動部分，其斜苦，因此，用作圖法可求線型高聚物的本體粘度n 2 .熔融指數(shù)表示熱塑性高聚物在熔融狀態(tài)時流動性的大小。因為大部分高聚物都是利用其粘流態(tài)下的流動行為進行加工成型。流動性大小決定加工時所需 壓力的大小，所以，高聚物必須在其粘流溫度（二）以上才能進行加工。對 同一種高聚物來說，可用熔融指數(shù)來比較其分子量的大小。在分子量分布大 致相同的情況下，熔融指數(shù)小，表示其流動性小，分子量就高

4、。反之，分子 量低。因此，熔融指數(shù)是高聚物原料生產(chǎn)和加工企業(yè)作為對產(chǎn)品控制的重要 指標，尤其在塑料擠出成型加工中，常用熔融指數(shù)來表示高聚物熔體的流動 性、粘度等物理性能。熔融指數(shù)測定就是在標準塑料熔融指數(shù)測定儀中，在規(guī)定的溫度即壓力 等條件下，使被測物通過指定直徑的小孔進行擠出試驗，將擠出的各段試樣 的平均質(zhì)量折算成每10min擠出的量。量綱名稱為（g/10min）。三、實驗材料與儀器（根據(jù)實際情況，注明詳細規(guī)格和物性）原料及其物性：LLDPE、PVC薄膜LLDPE -性能熱封性LLDPE薄膜熱封性良好，只要達到最低的起封溫度就具有良好的熱封強度，封口抗污染能力強。熔融性能熔融性能決定于相對分

5、子質(zhì)量、相對分子質(zhì)量分布、長支鏈等因素。同樣熔體流動速率胡LLDPE及LDPE 與剪切速率的關(guān)系：LLDPE胡行為與相對分子質(zhì)量分布窄的HDPE相似，比LDPE的熔融粘度高，所以擠出 成型時擠出的載荷增大，發(fā)熱量也增大。LLDPE的熔融張力比LDPE低，且熔融應(yīng)力的松弛時間短。可以觀察到從” T”型機頭擠出的融膜縮頸大， 中空成型時型坯的垂伸度大。由于熔融應(yīng)力松弛時間短，注射成型品內(nèi)殘留應(yīng)力小，因此收縮率小，翹曲 也小。熱性能聚乙烯的熔點與結(jié)晶的完全程度、晶粒大小成比例，因此LLDPE胡熔點比LDPE高10-15攝氏度，此處即使 同樣的LLDPE，共聚物單體的碳數(shù)越多，其熔點越高。此規(guī)律同樣適

6、于維卡軟化點。薄膜的熱封性能與完 全熔著的熱封溫度相應(yīng)，LLDPE熱封溫度比LDPE高10-15攝氏度，而且LLDPE比LDPE熔點范圍更窄，所以 薄膜的熱封性能良好。LLDPE的耐寒性，就催化溫度與熔體流動速率的關(guān)系來看，LLDPE脆化溫度比LDPE，HDPE都低，這表明可 耐更低的溫度。物理力學(xué)性能LLDPE的拉伸性能與LDPE性比，拉伸數(shù)量、拉伸屈服強度大，特別是拉伸斷裂強度和斷裂伸長率大，一般 可從應(yīng)力-應(yīng)變曲線面積求出斷裂時所需要的能量，以此作為樹脂剛性的指標。很明顯，LLDPE的剛性好， 這可認為是由于LLDPE分子中系鏈分子多的緣故。剛性與密度的關(guān)系：密度越低，剛性越差（即更柔軟

7、）。就同一密度來說，LLDPE的沖擊強度想打，比C4 更多的C6、C8共聚單體聚合物沖擊強度更高。LLDPE薄膜的物理機械性能明顯優(yōu)于LDPE，其柔軟性，韌性，耐寒性，耐穿刺性均優(yōu)于LDPE。PVC薄膜：PVC薄膜,全名為Polyvinylchlorid薄膜，主要成份為聚氯乙烯，另外加入其他成分來增強其耐熱性，韌 性，延展性等。這種表面膜的最上層是漆，中間的主要成分是聚氯乙烯，最下層是背涂粘合劑。它是當今 世界上深受喜愛、頗為流行并且也被廣泛應(yīng)用的一種合成材料。pvc薄膜的全球使用量在各種合成材料中 高居第二。在可以生產(chǎn)三維表面膜的材料中，PVC是最適合的材料。PVC膜與普通粘貼膜的差異性普通

8、的粘貼膜是在常溫下直接用膠水貼在板材的表面上，因此經(jīng)過一兩年后，貼膜就容易脫落。而PVC膜則是應(yīng)用專用的真空壓膜機在110度的高溫下壓附在板材的表面，因此不易脫落。雖然PVC 膜有優(yōu)良的質(zhì)量保證，但有人可能會說，PVC畢竟是化學(xué)產(chǎn)品，它就是比不上天然材料，排除不了毒 性和異味，也免不了對環(huán)境造成傷害。事實卻并非如此，這是因為德國生產(chǎn)PVC膜的原料是經(jīng)過特殊 的提煉，有毒物質(zhì)被完全提煉出來，所以PVC是完全無毒無味的，對人體皮膚或是呼吸系統(tǒng)沒有任何 刺激，對于那些對木料和油漆過敏的人來說，使用PVC膜包裝的家具或廚具是非常合適的。通過使用 PVC膜作裝飾膜，人們就可以大量地使用中密板、刨花板、膠

9、合板和纖維板，減少使用木材量儀器設(shè)備：MFR測定儀、蠕變實驗裝置（自制）畫實驗裝置圖四、實驗方法與步驟試樣準備一溫度與負荷的選擇一切割樣條時間選擇一測試操作一數(shù)據(jù)處理一編寫測試報告（1）試樣準備：試樣去濕處理（常用紅外燈烘照）。一般根據(jù)試樣的MI大小選取試樣質(zhì)量。MI (g/10min)試樣質(zhì)量（g）毛細管孔徑（mm）0.1 1.0342.0951.03.5453.5256825681.180溫度與負荷選擇：根據(jù)高聚物的粘流溫度Tf選擇測試溫度。測試溫度必須 高于被測高聚物的粘流溫度，低于熱分解溫度，否則易使材料熱分解。根 據(jù)被測高聚物的MI大小選擇負荷。粘度大的可選擇高負荷。一般可根據(jù) 國標

10、或ASTMD1238標準選擇溫度和負荷。如：PE： 190C/2.16kg ；190C/5.00kg；190C/21.60kg樣條切割時間選擇：每個切割段所需時間與熔體流動速率有一定關(guān)系。一 般流出速率快，切割時間就短，反之則長。用時間來控制取樣速率，可使 測試數(shù)據(jù)的誤差減小，準確度提高。MI (10g/10min)切割段時間(sec)MI (g/10min)切割段時間(sec)0.1 0.51202403.51010300.51.06012010255 101.0 3.530602530測試操作數(shù)據(jù)處理：MI實驗記錄與結(jié)果溫度/C負荷/kg切割段所需時間t/Sec切割段質(zhì)量Wi /g切割段平

11、均質(zhì)量W /gMI /10/10min12 3451902.16100.9880.1982.371（2）MI計算公式：MI=60泌 ； 訶=二 ；t5（3）W計算公式： M =玉：188 30log（M/）蠕變實驗步驟（1）剪取15X3cm的薄膜試樣，用米尺和千分表測定三處的寬度和厚度，取平均值。（2）用樣品夾將試樣上端固定在標尺架上，下端夾上樣品夾，使上下夾之間的距離為L0=10cm。（3）將已知重量的砝碼掛在下夾上，并立即讀取伸長量，作為普彈形變，同時開始計時，作為實驗開始的零點。（4）實驗初期沒2min讀取一次伸長量，半小時后每隔5min讀取一次伸長量。（5）實驗數(shù)據(jù)與結(jié)果處理室溫 T= 32 C、應(yīng)力。=（P1 +P2） /S=9.95（g/cm2）P1砝碼質(zhì)量g、P2下夾質(zhì)量g ，S薄膜的橫斷面積cm2時間t0246811111222228303445(min02468024650)長度L10.510.610.810.911.011111111111111.381111.4(cm)000101.