测量粘度:毛细管流变仪与注塑流变仪

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热塑性塑料的粘度被描述为具有假塑性非牛顿行为。这种类型的行为意味着当你以更快的速度推动材料时,聚合物的粘度会降低。影响塑料粘度的关键因素有两个:温度和剪切速率。

在我们材料特性实验室我们使用两个主要的毛细管系统测量粘度:Autodesk Moldflow注塑流变仪(IMR)和毛细管流变仪。(我们再谈Therma flo™每件设备和相关测试方法都有各自的优点和缺点,但IMR仍然是模拟注塑过程的材料表征的首选方法。

我们的大多数客户都对毛细管流变仪有一定的了解。毛细管流变仪应用广泛,在塑料行业中经常用作材料比较的方法。毛细管流变仪的测试方法在该行业已经标准化了几十年,可用于大多数聚合物。

毛细管流变仪

除标准外,熔体制备对于任何流变测量都至关重要。毛细管流变仪设置允许恒温室使材料样品达到所需温度。塑料材料是良好的绝缘体,因此这可能需要几分钟的时间。从机器加载到最后一次测试,材料在桶中的停留时间可以超过10分钟。由于在此期间的停留时间,给定样品的热稳定性可能会受到质疑。

对于熔体制备的一致性,IMR使用标准注塑机。在IMR上进行的每次测量都是从停留时间非常短的新材料中进行的。熔体的制备与注射成型过程相同。熔体通过往复螺杆和筒体,形成热剪切轮廓。现在,这种材料的热历史和剪切历史与在生产中看到的几乎相同。

剪切粘度是指材料相对于指定剪切速率的粘度。典型的毛细管流变仪是台式装置,其推动塑料材料的能力可能相当有限。大多数系统的剪切力限制为10000/秒,如果它们有足够的容许力将其推得如此之快。IMR注射成型机的使用允许测试更高的剪切速率,标准运行速度达到60000/秒以上。

任何毛细管系统都可能难以提供精确的测量,因为在给定的材料中添加了更多的纤维增强材料。毛细管流变仪的常用设计抑制了即使适度添加纤维增强物也能准确测量粘度的能力。IMR可以更好地测量纤维增强材料,但需要注意的是,注塑机中材料的塑化过程可能会发生纤维断裂。

模内流变仪

理解这些测试真正提供给您的信息以及为什么选择一种方法而不是另一种方法是至关重要的。总的来说,毛细管流变仪非常适合比较材料和材料批次之间的粘度。然而,IMR与注射成型过程更相关,为我们更好地预测给定温度和剪切速率下材料的粘度提供了更多信息。

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