第三組 塑料的流變性.ppt

1、塑料加工流變性能,第三組,高分子流變行為： 高分子材料熔體受力作用，不但表現(xiàn)有流動(dòng)和變形、而且這種流動(dòng)和變形行為強(qiáng)烈地依賴于材料結(jié)構(gòu)和外界條件。 高分子流變性： 加工過(guò)程中應(yīng)力 形變 形變速率和粘度之間的聯(lián)系 。,目的,以聚合物流體（主要是熔體）作為研究對(duì)象，應(yīng)用流變學(xué)的基本原理，分析和處理高分子材料加工過(guò)程中的工藝和工程問(wèn)題，從而提高制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。,不同流體的流變性能,流體,牛頓流體,時(shí)間獨(dú)立性,非牛頓流體,時(shí)間相關(guān)性,塑性流體,假塑性流體,膨脹性流體,流凝體: 維持恒定的切變速率,粘度隨著時(shí)間的增加而增大的流體。,觸變體:維持恒定的切變速率,粘度隨著時(shí)間的增加而減小的流體。,流變儀

2、,旋轉(zhuǎn)流變儀:在穩(wěn)定或變速情況下測(cè)量扭矩，用夾具因子將物理量轉(zhuǎn)化為流變學(xué)的參數(shù),毛細(xì)管流變儀：計(jì)算機(jī)測(cè)控智能化恒壓式毛細(xì)管流變儀，通過(guò)計(jì)算機(jī)測(cè)定各種壓力作用下的各種規(guī)格毛細(xì)管在不同的升溫速率下、不同溫度時(shí)的擠出速度。,轉(zhuǎn)矩流變儀：研究材料的流動(dòng)、塑化、熱、剪切穩(wěn)定性的理想設(shè)備，該流變儀提供了更接近于實(shí)際加工的動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，可以在類(lèi)似實(shí)際加工的情況下，連續(xù)、準(zhǔn)確可靠地對(duì)材料的流變性能進(jìn)行測(cè)定，如多組份物料的混合、熱固性樹(shù)脂的交聯(lián)固化、彈性體的硫化，材料的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性以及螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)體系加工性能的影響等。,界面流變儀：用于測(cè)量小振幅下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，其結(jié)構(gòu)同轉(zhuǎn)子型流變儀。,轉(zhuǎn)矩流變儀,基本結(jié)構(gòu),1壓桿

3、；2加料口；3密煉室； 4漏斗；5密煉機(jī)；6緊急制動(dòng)開(kāi) 7手動(dòng)面板；8驅(qū)動(dòng)及扭矩傳感器；9開(kāi)關(guān)； 10計(jì)算機(jī),測(cè)控主機(jī)組成與性能測(cè)控主機(jī)主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)測(cè)控系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)及轉(zhuǎn)矩測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成。,物料被加到混煉室中，受到兩個(gè)轉(zhuǎn)子所施加的作用力，使物料在轉(zhuǎn)子與室壁間進(jìn)行混煉剪切，物料對(duì)轉(zhuǎn)子凸棱施加反作用力，這個(gè)力由測(cè)力傳感器測(cè)量，在經(jīng)過(guò)機(jī)械分級(jí)的杠桿力臂轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)矩值的單位牛頓.米（ N.m ）讀數(shù)。其轉(zhuǎn)矩值的大小反應(yīng)了物料黏度的大小。通過(guò)熱電偶對(duì)轉(zhuǎn)子溫度的控制，可以得到不同溫度下物料的黏度。,材料準(zhǔn)備： 聚氯乙烯（PVC） 45份 鄰苯二甲酸二辛酯（DOP） 2份 三鹽基硫酸鉛 2份 硬酯酸鋇(B

4、aSt) 0.7份 硬酯酸鈣(CaSt) 0.5份 石 蠟 0.2份 原材料應(yīng)干燥、不含有強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)磨損性組分，材質(zhì)和粒度均勻，粒徑小于3.2mm。,準(zhǔn)備工作 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，將所用的混合器與動(dòng)力系統(tǒng)組裝起來(lái)。 （2）接通動(dòng)力電源和壓縮空氣，穩(wěn)定電源在220V+/-10V. （3）按式（6-1）計(jì)算加料量，并用天平準(zhǔn)確稱量。 W1=(V1-V0)0 (6-1) W1-加料量 （g） V1-混合器容量（cm3） V0-轉(zhuǎn)子體積（cm3） -原材料的固體體積或熔體密度（g/cm3） -加工系數(shù)，按固體或熔體密度計(jì)算為 0.655、0.80。 對(duì)于硬質(zhì)PVC來(lái)講 ，加料量應(yīng)為65 g左右。 2.

5、 操作 （1）接通主機(jī)電源后，調(diào)節(jié)溫度加熱。 （2）當(dāng)溫度達(dá)到要求后，預(yù)熱一段時(shí)間，然后加料開(kāi)始記錄實(shí)驗(yàn)參數(shù)。 （3）當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，加入少量潤(rùn)滑劑，然后拆卸清理混合器。,曲線分析,U-PVC流變曲線及加工設(shè)備中的物料狀態(tài),圖中第一個(gè)峰為加料峰，第二個(gè)峰為塑化峰，第三個(gè)峰為分解峰，分別表示物料的加入、塑化和分解。 加料峰到塑化峰之間的時(shí)間間隔為塑化時(shí)間，塑化峰到分解峰之間的時(shí)間間隔為熱穩(wěn)定時(shí)間。 在實(shí)際加工時(shí)，物料在螺桿塑化段內(nèi)的停留時(shí)間應(yīng)不小于塑化時(shí)間，保證物料的充分塑化，并且在熱分解之前完成加工,A點(diǎn)的高低與轉(zhuǎn)速大小和干混料的表觀密度有關(guān)，隨料溫升高逐漸接近混煉預(yù)設(shè)溫度，樹(shù)脂軟化，空氣被排除

6、轉(zhuǎn)矩減小到B點(diǎn)，由于熱和剪切作用，樹(shù)脂顆粒破碎，顆粒內(nèi)的物料從表面開(kāi)始塑化，物料粘度逐漸增加，轉(zhuǎn)矩迅速升高到C點(diǎn)，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的峰為塑化峰，隨著塑化后物料內(nèi)部殘留空氣排除，物料中各處溫度趨于一體，熔體結(jié)構(gòu)逐漸均勻，轉(zhuǎn)矩逐漸降低達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定值的平衡轉(zhuǎn)矩D點(diǎn)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間混煉，pvc熔體中穩(wěn)定劑逐漸喪失作用時(shí)，物料開(kāi)始分解并交聯(lián)，顏色由黃變褐，轉(zhuǎn)矩從E點(diǎn)迅速增高,利用混煉器 完成的曲線,影響塑料加工流變性測(cè)試結(jié)果的因素 1、加料量:加料不足，轉(zhuǎn)子難于充分接觸物料，達(dá)不到混煉塑化的最佳效果；反之加料過(guò)量，使儀器安全裝置發(fā)生作用，停止運(yùn)轉(zhuǎn)，中斷實(shí)驗(yàn)。 2、助劑的影響：抗沖改性劑能促進(jìn)PVC的塑化，加快PVC的熔融 ；無(wú)機(jī)填料如CaCO3由于與高分子材料的相容性差，造成聚合物內(nèi)部分散不均勻，導(dǎo)致延緩PVC的塑化 ；潤(rùn)滑劑的加入增加PVC的潤(rùn)滑性，降低PVC粒子的內(nèi)摩擦以及PVC熔體與料筒壁之間的粘附現(xiàn)象，從而提高加工速度 ；增塑劑會(huì)降低PVC塑料熔體的粘度，提高流變性 3、溫度的影響