塑料成分测试塑料是以合成或天然的高分子为主要成分,但通常含有填料、增塑剂、防老剂、成核剂等辅助成分。在合适的加工条件下,它能塑造成型,在常温和常压下又能保持既定形状。按塑料的物理化学性能可将其分为热塑性塑料和热固性塑料。
塑料熔体在外力作用下的流动行为具有流动和变形二个基本特征,而流动和形变的具体情况又和高分子的结构、高分子的组成、环境温度、外力大小、作用时间等因素密切相关。高分子流体的流动行为直接影响到塑料加工工艺的选择。同时,塑料加工过程中外界条件(力、温度、时间等)的变化,必然影响到高分子的链运动,从而影响到聚合物凝聚态结构的形成。而聚合物凝聚态结构、形态不同,将大大影响高分子材料的性能。用流变仪比较不同成型条件(例剪切力大小、作用时间、作用方式、不同温度等)对形成的高分子材料中凝聚态结构、形态的影响及其相应力学性能的情况,可以改进聚合物成型技术。用流变数据指导塑料的加工,较常用的测试设备有高压毛细管流变仪、转矩流变仪数据、熔融指数仪等。
典型工艺的剪切速率
高压毛细管流变仪能模拟挤出机的口模流动、注塑机的浇口流动,其测试类似挤出或注塑的流动过程,剪切速率范围很宽,从101~105s~,可以测试所有塑料成型加工方法的剪切速率范围内,塑料熔体的粘度变化。从剪切粘度与剪切速率的关系曲线可以了解塑料熔体的流变特性:该熔体的粘度随温度变化明显还是随压力变化明显;材料在该加工条件下要提高产量,是提高温度有效还是提高压力有效;在确定成型加工条件时,就能将温度与压力调节到**,既节约能源,又提高产量,还能*大限度地利用设备的产能。
例如,对于一些熔体粘度随剪切速率变化较大的塑料,增加剪切压力降低粘度就比提高温度有效的多,如聚乙烯(尤其是低密度聚乙烯)、聚苯乙烯等;对于一些刚性链分子,其熔体粘度随剪切速率变化不明显,要降低粘度,提高温度效果较为明显,如聚碳酸酯等。根据塑料熔体的流变性能可以指导模具设计。如果该材料的熔体的粘度随剪切速率变化大,其注塑模具可设计成热流道针点式浇口,这样既提高速度又减少浇口废料;而对于一些粘度随剪切速率变化不明显的,则采用大浇口模具,否则会注不满型腔。
此外,该设备还能测试塑料熔体的出模膨胀,可指导确定挤出加工工艺的拉伸比。塑料材料在进行成型加工前**对其进行流变性能的测试,以确定**的加工工艺。转矩流变仪,如Brabender(布拉班德)流变仪,Haake(哈克)流变仪等可以测试塑料熔体的的粘度(以转矩来表示)随加工温度的变化或在固定温度下随时间的变化,以决定材料适宜的加工温度和在该温度下的塑化时间。所测剪切速率范围在102~103之间,其测试类似塑化过程。