挤出毛细管流变快速分析聚合物的加工流动特性

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）。聚合物颗粒在挤出机中熔融塑化后，通过旁通阀将熔体导入熔体泵。熔体泵根据转速将定量熔体输送通过毛细管口模，记录口模压降。在毛细管口模之后，通过天平称量单位时间内流出熔体的质量，计算相应的体积流量。

图2：圆棒毛细管口模结构示意图（点击查看大图）

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在生产过程中引发了严重问题。我们通过HAAKE PolyLab OS挤出毛细管流变测量找出问题所在。

图3是两种LDPE样品的黏度测量结果。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。MFR方法因仅测量低剪切速率单点数据而无法揭示这些差异。

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，该测试样品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）