转矩流变仪的应用

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塑料测试技术
主讲教师: 谭寿再 吴丽旋 周延辉 杨崇岭
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转矩流变仪的应用
•主讲：吴丽旋
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 塑料测试技术
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根据塑料原料哪些性能指标 来调试成型加工工艺参数
常 用 塑 料 原 料
吹膜
注射成型
挤出成型
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转矩流变仪的使用
板材的热稳定性能怎样？ PET瓶原料粘度是多少？
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任务实施——实训
查阅资料，讨论制定PP转矩流变曲线的试验方案
准备仪器 准备样品 按仪器操作手册完成PP转矩流变曲线测试 实验结束后，拆卸清理混合器。 分析曲线 试验报告
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谢
谢
•主讲：吴丽旋
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转矩-时间变化曲线分析
当此阻力被 克服后，转矩 开始下降 并 在较短时间内 达到稳态。
高聚物被加 入到密炼室中 时，自由旋转 的转子受到来 自固体粒子或 粉末的阻力， 转矩急剧上升。 当粒子表面开始熔融并发 生聚集时，转矩再次升高。 当粒子完全熔 融后，物料成为 易于流动的宏观 连续流体，转矩 再次达到稳态。
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转矩流变仪结构
转矩流变仪可配备不同形式的螺 杆挤出机、密炼机提供了更接近于 实际加工的动态测量方法，可以在 类似实际加工的情况下，连续、准 确可靠地对材料的加工性能进行测 定，以适应各种类型材料的测试研 究
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转矩流变仪工作原理
• 物料被加到混炼室中，物料受到压料杆 的压力、两个转子所施加的作用力，使 物料在转子与室壁间进行混炼剪切，物 料对转子凸棱施加反阻力，这种反阻力 与样品粘度成正比，借助于转子上的反 作用转矩来测定这种阻力。 转矩值的大小反应了物料黏度的大小。 通过测定转矩及其随时间、温度等变化 关系，来表证物料粘度、热稳定时间以 及塑化、化学交联、降解作用。
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转矩-时间变化曲线
根据转矩-时间变化曲线，可对物料的流 变行为与加工性能进行评价：
1. 转矩的绝对值直接反映物料的性质及其表观 粘度大小。 2. 转矩随时间的变化反映加工过程中物料均匀 程度的变化及其化学、物理结构的改变。 3. 还可同时得到温度曲线、压力曲线、总扭矩 曲线等信息。 4. 在不同温度和不同转速下测定，可了解加工 性能与温度、剪切速率的关系。
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测试结果的影响因素
（3）转速
混炼室中转子转速的确定一般以加工所需要的 条件而定。同时按照物料粘滞阻力的大小、测试温 度的高低、仪器灵敏度的大小等条件再进行适当调 整。
（4）加料速度 物料加入混炼室时，应使用斜槽柱塞加料器， 在尽可能短的时间内把物料压入混炼室内。其原因 是如果物料进入时间长短不同，物料各部分受热、 受剪切的时间就不同，造成结果波动，重复性差。
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转矩-时间变化曲线
在设定温
度和转速(平 均剪切速率) 下，从转矩 流变仪得到
的转矩随时
间变化的曲 线。
图 1 典型的转矩随时间的变化曲线图 M1—最小转矩；M2—最大转矩；M3——平衡转矩 t1—物料受热压实时间；t2—塑化时间（熔融软化）；
t3—达到平衡转矩时间（物料动态热稳定）；t4—物料分解时间
物料在混合器中 塑化，逐渐均匀。 达到平衡。
经过一定时 间后，在热和 力的作用下， 随着交联或降 解的发生，转 矩会有较大幅 度的升高或降 低。
在实际加工过程中，第一次转矩最大值所对应的时间非常短，很少能观察 到。转矩第二次达到稳态所需的时间通常为3~15min，这依赖于所采用的材 料和加工条件(温度和转速)。
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测试结果的影响因素
（1） 加料量 混合室内的物料量不足，转子难以接触物料， 达不到混炼塑化的最佳效果。反之．物料加入过 多，部分物料集中于加料口不能进入混合室混炼 均匀或出现超额的阻力转矩，使仪器安全装置发 生作用，停止运转。实验过程中，去除上顶栓对 物料的施压作用，仪器转矩变化不突出，说明加 料量基本合适。 （2）测试温度 选择的温度过低会导致超额转矩使安全装置发 生作用，仪器停转。温度过高时，聚合物的链段 活动能力增加、体积膨胀。分子间作用减小，流 动性增大，粘度随温度升高而降低。