熔融指數(shù)儀如何通過熔體流動(dòng)速率來判斷塑料熔體的黏度?
當(dāng)熔體黏度低時(shí),材料流動(dòng)性好,單位時(shí)間內(nèi)通過口模的質(zhì)量更大,MFR 數(shù)值更高(如 LDPE 的 MFR 通常為 1-20g/10min);
當(dāng)熔體黏度高時(shí),材料流動(dòng)性差,通過口模的質(zhì)量更小,MFR 數(shù)值更低(如 HDPE 的 MFR 多為 0.1-10g/10min)。
這種關(guān)聯(lián)的本質(zhì)是:熔融指數(shù)儀通過固定 “溫度、負(fù)荷、口模尺寸” 三個(gè)參數(shù),創(chuàng)造了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的剪切環(huán)境(剪切速率約 10-100s?1,接近注塑、擠出等實(shí)際加工的中低剪切區(qū)間)。在相同測(cè)試條件下,MFR 的高低直接反映了材料在該剪切環(huán)境下的流動(dòng)阻力 —— 即黏度的相對(duì)大小。
溫度:根據(jù)材料類型設(shè)定(如 PE 為 190℃,PP 為 230℃,PC 為 300℃),精度需達(dá)到 ±0.5℃(如采用 PID 控溫 + 鉑電阻傳感器,確保熔體溫度穩(wěn)定);
負(fù)荷:通過砝碼重量調(diào)節(jié)(如 2.16kg、5kg、10kg),對(duì)應(yīng)不同的剪切應(yīng)力(負(fù)荷越大,剪切應(yīng)力越高)。
對(duì)于高流動(dòng)性材料(如 MFR=20g/10min 的 PE),熔體在短時(shí)間內(nèi)通過口模的質(zhì)量大,儀器可直接計(jì)時(shí) 10 分鐘記錄總量;
對(duì)于低流動(dòng)性材料(如 MFR=0.5g/10min 的 PP),則通過測(cè)量固定質(zhì)量(如 5g)所需的時(shí)間,換算為 10 分鐘的等效質(zhì)量。
注塑行業(yè):通常選擇 MFR=10-30g/10min 的材料(中低黏度),確保熔體能快速填充復(fù)雜模具型腔;
擠出行業(yè):薄膜、管材加工多選用 MFR=0.5-5g/10min 的材料(中高黏度),避免因流動(dòng)性過好導(dǎo)致的厚度不均;
回收料篩選:通過對(duì)比再生料與新料的 MFR 差值(如差值≤2g/10min),判斷回收過程中分子量降解引發(fā)的黏度變化。
剪切速率固定:熔融指數(shù)儀的剪切速率范圍較窄(約 10-100s?1),無法反映材料在高剪切(如高速注塑,γ=1000s?1)下的黏度變化;
忽略分子量分布:相同 MFR 的材料,若分子量分布不同(如寬分布與窄分布 PP),實(shí)際加工黏度可能存在差異;
溫度與負(fù)荷的依賴性:同一種材料在不同測(cè)試條件下(如 PP 在 230℃/2.16kg 與 190℃/5kg),MFR 數(shù)值不同,需嚴(yán)格對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)條件(如 ISO 1133、ASTM D1238)。
采用 “多負(fù)荷測(cè)試”:通過不同負(fù)荷下的 MFR 比值(如 MFR??/MFR?.??),評(píng)估材料的剪切敏感性(黏度隨剪切速率的變化幅度);
結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式:對(duì)于聚乙烯等常見材料,可通過 MFR 粗略估算黏度(如 η≈K/MFR?,其中 K、n 為材料常數(shù));
關(guān)鍵工藝驗(yàn)證:對(duì)高精度制品(如汽車保險(xiǎn)杠、電子外殼),需用旋轉(zhuǎn)流變儀測(cè)定絕對(duì)黏度,與 MFR 數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證。
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