粘度,第2部分:熔体流动指数

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在我们的上一个技术提示中,我们开始了关于粘度的三个阶段的讨论。第一阶段讨论了如何使用毛细管流变仪来表征塑料在大范围剪切速率和温度下的粘度。然而,由于各种原因,大多数人在注塑行业更喜欢使用一个更简单的设备,当谈论塑料的粘度-熔体流动指数机。人们应该意识到,即使小额信贷机构是用来描述塑料如何在模具中流动的主要方法,它实际上不能提供粘度的测量。

熔体流动指数(MFI)是一种测量在十分钟内有多少克聚合物流过模具的方法。根据塑料的不同,测试在给定的温度下进行。用于推动塑料通过系统的力是由一个位于ram顶部的重量提供的。然后重力起作用,迫使塑料穿过一个骰子。然后收集测试样本并称重。然后提取结果,以确定在10分钟内产生了多少克塑料。因此我们使用“克/10分钟”作为测试结果的单位。测试方法在下面更详细的描述ASTM D1238。一个典型的小额信贷机构机器和收集的样本如图1所示。

图1

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由于其成本低,易于使用,易于理解的术语(克/10分钟),该方法已被我们的行业采用作为考虑粘度的首选方法。当把“克/10分钟”这个术语与一个数字联系在一起时,它甚至被缩短为“融化”。举个例子,当有人正在使用聚丙烯(PP),其熔体流动指数为20克/10分钟,他们通常会将该特定等级的塑料称为“20熔体PP”。小额信贷机构在测试的给定条件下,数值与塑料的粘度成反比。越高小额信贷机构值,粘度就应该越低。但是,讽刺的是小额信贷机构测试从来就不是用来测量粘度的,所以它有时会很容易误导人。

对于一个给定的塑料,小额信贷机构试验是在一个温度下,在非常低和不可控的剪切速率条件下,在稳态等温条件下进行的。对于一个PBT有一个小额信贷机构10时,剪切速率经历小额信贷机构测试大约是20 1/秒。将其与实际注塑过程中通过注塑模拟计算的熔体剪切速率进行对比(见图2)。塑料的粘度将随着温度和剪切速率条件的变化而变化,同时,在整个过程的填充和填充阶段,塑料的冰冻层也在不断发展。因此,小额信贷机构当试图将它与典型成型过程中看到的实际粘度联系起来时,测试实际上没有什么价值。

图2:在八腔冷流道模具的不同位置显示剪切速率。

图2:在八腔冷流道模具的不同位置显示剪切速率。

另外,为10融PBT参考图2,通过的体积流量小额信贷机构机器为0.017 cm3/秒。对于图2所示的模具,这将等于15分钟的填充时间。这大约是实际填充时间(0.5秒)的1800倍。

现在,考虑你有一个新的项目,你的客户正在寻找建议使用哪种尼龙。该部件具有较长的流动长度和相对较薄的壁。您和您的客户都关心是否能够填充部件。一种等级的尼龙是7熔体,另一种是24熔体。基于小额信贷机构价值,大多数人会选择24融化尼龙。然而,在这种情况下,在较高的注塑剪切速率条件下,选择24熔体尼龙的价值很小。事实上,7熔体尼龙可能实际上比24熔体尼龙更容易流动(图3)。

现在仍然很难确定哪种材料实际上更容易流动,因为即使有毛细管流变仪的数据,我们仍然看不到熔体和模具之间的热传递的影响。此外,由于壁厚或几何形状的变化没有考虑到这些变量,这些数据并没有为我们提供任何关于流动阻力的指示小额信贷机构或毛细管流变仪试验。这两种方法都使用单一直径的模具来描述材料,本质上是一个等温挤压过程。

图3

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那么显而易见的问题应该是:“有没有更好的方法?”更具体地说,是否有更好的方法来表征注塑塑料的粘度,考虑到不同的速度,剪切率,温度和几何形状的影响,同时也考虑到传热。为了回答这个问题,我们将在下一个技术提示中查看正在进行的研究和可用的新技术。

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