聚合物的熔体流动速率相同，加工表现却大不同？

图1.HAAKE PolyLab OS挤出毛细管流变测量装置示意图（点击查看大图）

HAAKE PolyLab OS挤出毛细管流变测量装置由驱动单元搭配单螺杆挤出机HAAKE Rheomex 19/25 OS（带熔体泵），连接圆棒或狭缝毛细管口模组成（图1）。聚合物在挤出机中熔融塑化后导入熔体泵，熔体泵根据转速将熔体定量输送进毛细管口模。

图2.圆棒毛细管口模结构示意图（点击查看大图）

? 利用压力传感器测量毛细管中的压降并根据毛细管口模的几何参数计算剪切应力：

? 然后由表观剪切速率和剪切应力计算熔体的表观黏度：

分析软件可经过校正（例如Bagley、Weissenberg校正）过程后计算出真实黏度值。通过逐步提高熔体泵的转速，可以测量不同剪切速率下的熔体黏度。

由不同供应商生产的两种LDPE样品，均显示MFR值为4.0 g/10 min，但其中一种LDPE在生产过程中出现了问题。

图3是两种LDPE样品通过HAAKE PolyLab OS挤出毛细管流变测量的黏度结果。可以明显看出，在低剪切速率下，两种样品的黏度行为相同。但在加工过程涉及的高剪切速率区域（图3右侧），二者出现显著差异。

图3.两种 LDPE 样品的表观黏度与表观剪切速率关系图（点击查看大图）

PET是一种应用广泛的热塑性聚合物，为生产质量稳定的产品，加工者非常关注熔融PET的流动特性如何随温度和剪切速率的变化而变化。HAAKE PolyLab OS挤出毛细管流变测量可帮助用户快速研究熔体的这种流动特性。与传统的毛细管流变仪不同，该测量系统是在接近加工过程中的条件下进行测量的，更具参考价值。

图4是在275℃、285℃和295℃三种不同口模温度下的PET熔体挤出毛细管流变测量结果，表明PET聚合物具有典型的剪切变稀效应，随着剪切速率的增加，熔体黏度逐渐下降。对比不同口模温度下的测试结果发现，低剪切速率下，熔体黏度差异明显，而随着剪切速率增大，这种黏度差异不断减小，这意味着在较高的剪切速率下，PET熔体黏度与温度波动无关。

图4.PET熔体的剪切应力（左）和表观黏度（右）随剪切速率的变化关系图（点击查看大图）