塑料原料之物性说明

塑料原料之物性说明

一流动特性(FLOW PROPERTIES)

热塑性塑料成型过程一般需经历加热塑化, 流动成型和冷却固化三个基本步骤.所谓加热塑化就是经过加热使固体高聚物变成粘性流体; 流动成型是借助注射机或挤塑机的柱塞或螺杆的移动,以很高的压力将粘性流体注入温度较低的闭合模具内,或以很高的压力将粘性流体从所要求形状的口模挤出,得到连续的型材;冷却固化是用冷却的方法使制品从粘流态变成玻璃态.几乎所有高聚物都是利用其粘流态下的流动行为进行加工成型的.表征流动特性的物理量如下:

1.熔融指数值(MELT INDEX)

熔融指数是评价热塑性聚合物特别是聚烯烃的挤压性的一种简单而实用的方法,其定义为: 在一定温度下, 熔融状态的高聚物在一定负荷下, 十分锺内从规定直径和长度的标准毛细管中流出的重量.其一般在熔融指数仪中测定.

可挤压性是指聚合物通过挤压作用形变时获得形状和保持形状的能力, 研究聚合物的挤出性质能对制品的材料和加工工艺作出正确的选择和控制,通常条件下,聚合物在固体状态不能通过挤压而成型,只有当聚合物处于粘流态时才能通过挤压获得宏观而有用的形变.挤压过程中,聚合物熔体主要受到剪切作用,故可挤压性主要取决于熔体的剪切粘度和拉伸粘度.大多数聚物熔体的粘度随剪切力或剪切速率增大而降低..

熔融指数仪测定在给定剪切力下聚合物的流动度,用定温下10分锺内聚合物从出料孔挤出的重量(克)来表示,其数值就称为熔融指数.

所以流动度,即熔融指数实际上反映了聚合物分子量的大小,分子量较高的聚合物更易于缠结,分子体积更大,故有较大的流动阴力,表现出较高的粘度和低的流动度,亦即熔融指数低.

由于荷重小(1.2kgf)通测定的MI值不能说明注射或挤出成型时聚合物的实际流动性能.但用[MI]值能方便地表示聚合物流动性的高低.

2. 粘度 VISCOSITY ( Psi *S)

粘度是表征流动性的一种性能, 一般粘度越大, 流动性越差.

(1)剪切粘度

对应于剪切流动,即速度梯度的方向与流动方向相垂直. 粘度对剪切速率具有依赖性.

测量方法: 一般由奥氏粘度计和乌氏粘度计进行测量.

影响剪切粘度的因素如下:

聚合物本身结构:粘度随分子量的增加而提高.

温度:随温度升高, 粘度呈指数函数的方式降低.

剪切速率:剪切速率增大, 粘度减小.

剪切应力:剪切应力增大, 粘度减小.

压力:压力增大, 粘度增大.

(2) 拉伸粘度

对应于拉伸流动, 即速度梯度的方向与流动方向一致.

二力学性质(MECHANICAL PROPERTIES)

力学性质与其化学组成,分子量及其分布,支化和交联,结晶度和结晶的形态,共聚的方式,分子取向,增塑及填料等有关.

表征力学性质的物理量如下:

1.拉伸强度

是在规定的试验温度,湿度和试验速度下,在标准试样上沿轴向施加拉伸载荷,直到样板被拉断为止,断裂前试样承受的最大载荷P与试样的起始宽度b和厚度d的积的比值.

同样,也有压缩强度.

通常塑性材料善于抵抗拉力,而脆性材料善于抵抗压力.

拉伸模量(即杨氏模量)通常由拉伸初始阶段的应力与应变比例计算.

2.弯曲强度

亦称挠曲强度,是在规定试样条件下,对标准试样施加静弯曲力矩,直到试样折断为止,取试样过程中的最大载荷

3.冲击强度

是衡量材料韧性的一种强度指标,表征材料抵抗冲击载荷破坏的能力,通常定义为试样受冲击载荷而折断时单位面积所吸电的能量.

W为冲断试样所消耗的功.

冲击强度的测试方法很多,应用较广的有摆捶式冲击试验,落重式冲击试验和高速抗拉伸等三类.

摆锤式冲击标准试样,测量摆锤冲断试样消耗的功,试样的安放方式有简支架式和臂梁式.后者为 Izod 试验.

试样一端固定,摆锥冲击自由端,试样可用带缺口的和无缺口的两种,采用带缺口试样的目的是使缺口处试截面积大为减少.受冲击时试样断裂一定发生在这一薄弱处,所有的冲击能量都能在这局部的地方被吸收,从而提高试样的准确性,这种情况下,计算冲击强度时,试样的厚度d指的是缺口处试样的剩余厚度.

4 硬度

是衡量材料表面抵抗机械压力的能力的一种指标.硬度的大小与材料的抗张强度和弹性模量有关,而硬度试验又不破坏材料,方法简便,所以有时可作为估计材料抗张强度的一种替代方法.

根据压头的形状不同有邵氏(shore), 布氏(Brinell)和洛氏(Rockwell)等方法.

三化学特性(CHEMICAL PROPERTIES)

常用的分析方法有:

1 质谱法或色质联用仪,常用于鉴别高聚物中的添加剂.

2 热解气相色普法: 根据保留时间的不同,直接测定高聚物,并可对共聚物组成进行分析.

3 红外光谱:表征高聚物的化学结构和物理性质的一种重要工具.

1 鉴定高聚物的主链接构,取代基的位置和双链的位置等.

2 侧链接构的研究.

3 研究高聚物的相转变.

4 研究橡胶的老化.

5 核磁共振法:研究分子内部结构反环境对分子结构的影响.

另外还有: 扫描电镜, X衍射, 液相色谱法等.

四耐温特性(THERMAL PROPERTIES)

1.熔点与玻璃化温度

玻璃化温度和熔点是聚合物使用时耐热性的重要指标.

熔点Tm是结晶聚合物的主要转变温度,而玻璃化温度Tg则主要是无定型聚合物的热转变温度. 玻璃化温度是无定型聚合物的使用上限温度,熔点则是结晶聚合物的使用上限温度.

塑料处于玻璃态或部分结晶状态.

橡胶处于高弹态,玻璃化温度为其使用下限温度.

大部分合成纤维是结晶性聚合物.