转矩流变仪讲义模板

聚合物加工领域的合作者（MC-Haake）
实验室混料系统
中试及生产混料系统
16mm双螺杆挤出式混料机，适 用于药物及聚合物加工
16mm和24mm双螺杆挤出式混料机， 适用于小规模生产，包括制药行业用 GMP系统
转矩流变仪系统
为什么选用转矩流变仪？
• 聚合物在熔融状态下进行加工： （挤出、注塑）
• 可流动性（粘度）将影响： 可加工性 最终产品的质量
n = 70 rpm
Time [min]
Compound 1 Compound 2 n = 5 rpm
扭矩 [Nm] 能量 [kJ]
密炼机–应用 使用密炼机改善工艺条件
热熔挤出生产： 流程 1： A + B + C 流程 2： A + C + B
扭矩 1
扭矩 2
时间 [min]
能量 1 能量 2
特氟隆挡板 筛板
橡胶添加剂 无机物 SiO2, CaSiO3, CaCO3 金属氧化物 TiO2, Fe2O3, Al2O3 其他，如玻纤,碳纤，云母，阻燃剂
Powder metal insert
• 应用2：腐蚀性含氟聚合物 聚四氟乙烯PTFE，聚偏氟氯乙烯PVDF (含或不含添加剂)
最大操作温度： 500 ℃
货期：
转矩流变仪讲义模板
微量混合流变仪
聚合物加工领域的合作者（ MC-Haake ） 微量注射成型仪
在线流变仪
微量混合流变仪和微量注射成型 仪，适用于极少量材料的加工（ 1~50克）
微量注射成型仪，适用于制备拉 伸、DMA、冲击、流变等所需的 试验样条
在线流变仪用于连续监测聚合物生 产所需的粘度和熔融指数
传感器端口 （标配2个, 其他可选）
带发泡端口的单螺杆挤出机 气体进样阀
加料冷却
加热和冷却套
带发泡端口的单螺杆
特殊的双金属单螺杆挤出机机筒
• 应用1：高填充聚合物 ABS, EVA, LCP, PA, PC, PE, PI, POM, PS, PBTP, PETB, PVC, PP, Thermosets, 酚醛树脂牌号：11, 12, 31 聚酯树脂牌号：801 to 804
• 稳定扭矩点（S）: 表示扭矩达到稳定状态。 稳定扭矩点根据交联发生点设置
• 分解发生点或交联点(O): 表示材料发生分解或交联的时间 此点对工艺极为重要。 可设置为扭矩百分比值，高于最低转矩。
• 交联峰值(D): 表示物料交联达到最高值 扭矩值重要性不大，仅用于计算分解/交联速率。
• 稳定时间 “S”（稳定扭矩）和“O”（交联发生点）之间的时 间 此值显示有关加工混合物的加工时间和稳定性。
电加热密炼机：Rheomix 600 / 3000
• 电加热 • 压缩空气冷却 • 3区加热：
后板 / 中碗 / 前板 • 温度范围：室温到400 ℃ • 可程序升温 • 可自由更换转子：
- Roller 转子 - Cam转子 - Banbury 转子 - Sigma 转子 • 加料可手动或气动操作
Abstract Al2O3 and SiC green tapes with 0.2 mm thickness used for LOM (laminated object manufacturing ) were prepared from a 75 wt.% ceramic suspension in a LDPE based organic vehicle followed by extrusion. Rheological characterization of the alumina and SiC suspensions were studied.
液体（油）加热密炼机：Rheomix 610 / 3010
• 液体加热一般用于较低温度的实验（例如橡胶的密炼实验） • 3区加热：
后板 / 中碗 / 前板 • 温度范围：室温到350℃ • 可程序升温 • 可自由更换转子：
- Roller 转子 - Cam转子 - Banbury 转子 - Sigma 转子 • 加料可手动或气动操作
L
V
F
M
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
运行时间 [min]
材料： • PVC （硬质）
测试点： • L = 负载点 • V = 谷点
（熔融过程的起始点） • F = 熔点
（ 熔融过程完成） • M = 最低点
PolySoft软件常规评估 - 曲线类型2
• 负载点（L）： 表示密炼机填料完毕并且关闭。
样品量对PVC熔融的影响
Rheomix600, Roller转子, 温度：160℃, 转速：40 rpm
m：66 g m：60 g
m：64 g
样品重量对PVC熔融的影响
m： 60 g
m： 66 g
PolySoft软件常规评估 - 曲线类型3
扭矩 [Nm] 稳定时间
L VF S
MOD
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
10
温度：120 ℃,转速：50rpm,质量：63g
8
扭6
矩
4
样品1
样品2
2
0
0
1
2
3
4
5
Ti时m间e （[mmiinn）]
Torque [Nm]
密炼机–应用 不同转速下橡胶的密炼过程
2 Rubber-Compounds
Rheomix600, Banbury-Rotor Temp.: 130°C, m: 80g
此点仅作为计算的时间依据。 扭矩值根据载料类型而定。 载料速度和载料强度可人为调控。
• 谷点（V）： 表示PVC 干混料开始熔融。 此点对混合物配方至关重要。
• 熔点（F）： 表示PVC熔融完成。 此点对混合物配方至关重要。 超过此点值后，扭矩由于摩擦/热量开始降低。
• 最低点（M）： 表示材料到达最低粘度。
Torque [Nm]
30
25
20
扭 15 矩
10
Rheomix600, Roller转子 温度：230℃, 质量：58g, 转速：40 rpm
SAN & 30% 炭黑 2
5 SAN & 30% 炭黑 1
0
0
2
4
6
8
10
12
14
时间 [分]
PolySoft软件常规评估 - 曲线类型2
扭矩 [Nm]
PolyLab OS - 新设计
PolyLab OS - 新设计
PolyLab OS 应用试验 PolyLab OS
相对测量
其他CAN传感器
绝对测量
密炼机 试验
挤出机 试验
单螺杆 挤出机
双螺杆 挤出机
流变测量
圆棒毛细管 试验
狭缝毛细管 试验
• 实验室（测量）密炼机 ：
PolyLab OS 测量系统
• 稳定时间： “S”（稳定扭矩）和“O”（分解发生点）之间的时间。 此值表示有关加工混合物的加工时间和稳定性。
应用：PVC 稳定性试验
Torque [Nm]
50
Rheomix600, Roller转子
45
温度：170 ℃, 转速：60rpm, 质量：65g
40
35
30
a
25
a b
20
b
15
a： PVC 干混料（ 稳定剂1.9%）
测试点：
• L = 负载点 • S = 稳定扭矩 • M = 最低点 • O = 交联发生 • D = 交联峰值
PolySoft软件常规评估 - 曲线类型4&5
• 负载点（L）： 表示密炼机填料完毕并且关闭。 此点仅作为计算的时间依据。 扭矩值根据载料类型而定，并受到 载料速度和载料强度的影响。
• 最低点（M）： 表示物料达到最低粘度。
约5-6月
steel barrel
用于食品挤出的特殊单螺杆挤出机机筒
特殊沟槽式挤出机机筒： 可挤出不粘壁材料
挤出机机筒
沟槽
挤出机螺杆
双螺杆挤出机类型
平行同向双螺杆挤出机PTW和锥形反向双螺杆挤出机CTW
双螺杆挤出机类型
同同向向旋旋转转
反向旋转
双螺杆挤出机对比
反向旋转双螺杆挤出机： - 规定的停留时间（适用于硬质PVC等） - 自洁功能 - 无需受控给料 - 高剪切 - 增压
• 稳定扭矩点（S）： 表示扭矩达到稳定状态。 稳定扭矩根据分解发生点设置
• 最低点（M）： 表示材料到达最低粘度。
• 降解产生（O）： 材料开始发生分解的时间。 此点对处理稳定性至关重要。 可设置为扭矩的百分比值 高于最低扭矩。
• 分解峰值（D）： 分解到达最高值时显示。 扭矩值重要性不大，仅用于计算分解速率。
同向旋转双螺杆挤出机： - 混合剪切敏感材料 （如，聚烯烃） - 共混，母料生产 - 排气 - 受控剪切 - 灵活螺杆设计 - 需受控给料
锥形反向双螺杆应用：陶瓷生坯带的制备
• Ceramic green tape extrusion for laminated object manufacturing
10
b： PVC 干混料 （稳定剂 2.0%）
5
0
0
5
10
15
20
Time [min]
扭矩
密炼机试验和挤出机的相关性 示例： PVC稳定性
时间
PolySoft软件常规评估 - 曲线类型4&5
扭矩
稳定时间
LS
运行时间
M OD
材料： • PVC 粒料（稳定性试验） • 交联材料 （PE、橡胶、热固性材料 ）
扭矩 [Nm]
L
M
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
运行时间
材料： • 聚烯烃 ：
聚乙烯 PE 、聚丙烯 PP • 工程塑料：
PS、PA、PC、PEEK、 LCP
测试点： • L= 负载点
检测整个密炼机装料过程，此点仅作 为进一步计算的时间依据，扭矩值根 据装料情况而定 • M = 最低点 最低熔体粘度
运行时间 [minutes]
材料： • PVC （硬质） 稳定性试验
测试点： • L = 负载点 • V = 谷点
（熔融过程起始点） • F = 熔点
（ 熔融过程结束） • S = 稳定扭矩 • M = 最低点 • O = 分解发生 • D = 分解峰值
PolySoft软件常规评估 - 曲线类型3
Torque [Nm]
80
70
60
50
扭 40
矩
30
20
10
0 0
稳定剂对聚酰胺的影响
Rheomix600, Roller转子 温度：280℃, 质量：52g, 转速：60 rpm
PA6（使用稳定剂）
PA6（不使用稳定剂）
5
10
15
20
25
时T间im（时分间e）（[m分i）n]
使用不同炭黑的SAN
• Yumin Zhang )*, Xiaodong He, Jiecai Han, Shanyi Du • Center for Composite Materials, Harbin Institute of
Technology, Harbin 150001, China March 1999, http://www.paper.edu.cn
密炼机气体流量传感器
气体出口
应用:
- 发泡混合物 - 降解实验
气体流量传感器测试结果
• 实验室（测量）挤出机：
PolyLab OS 测量系统 挤出机
单螺杆挤出机
双螺杆挤出机
“外部设置"
同向旋转
反向旋转
锥形
平行
单螺杆挤出机类型
标准单螺杆挤出机 加热和冷却套
进料冷却
螺杆背压测量 传感器 （可选）
相同门尼粘度的混合生胶
30
Torque [Nm]
25
20
扭 15
矩
10
5
批次 1
批次 2
Rheomix600, Banbury转子 温度：130℃, 转速：60 rpm, 质量：63 g
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
T时im间e（[mminin）]
PES树脂交联
Torque [Nm]
12
Rheomix540, Delta转子
密炼机的各种转子
Roller转子 Banbury转子
密炼机转子及应用
用于混合热塑性材料，如聚烯烃、聚氯乙烯、工 程塑料等
用于混合弹性体，还可用于将粉末混合到热塑料 材料中 橡胶行业中应用更为普遍
Delta转子 Cam转子 Sigma转子
密炼机转子及应用
热固性材料的混合和交联，使用540型锥形密炼腔 热塑料、较少轴向分布，陶瓷复合物、食品（粘稠、 高扭矩）
食品应用和塑料溶胶（有扭矩限制）
密炼机–测量原理
3
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2
在加热密炼腔内使用反向旋转转子的样品剪切 过程
试验结果： 扭矩
熔体温度
电加热密炼机（原理图）
4 1 2 7 3 9
5 1 后板
2 中碗
6
3 前板
4 转子轴承
5 轴套
6 转子
7 熔体热电偶
8
8 控温热电偶
9 加料杆
7
密炼机试验过程
密炼机清洁
PolySoft软件常规评估 - 曲线类型1
• 转矩流变仪及其测量传感器是： 小型化的生产设备 （密炼机、挤出机、转子、后牵引设备）
• 测试流程与生产相似
转矩流变仪 PolyLab OS
RheoDrive（主机） + 密炼机/挤出机（测量系统）+附件
RheoDrive
密炼机 单螺杆挤出机
附加 分析传感器
双螺杆挤出机
转子
喂料系统
螺杆
口模
后牵引设备
• 负载点（L）： 表示密炼机填料完毕并且关闭。
此点仅作为计算的时间依据。 扭矩值根据载料类型而定。 载料速度和载料强度可人为调控。
• 谷点（V）： 表示PVC 干混料开始熔融。 此点对混合物配方至关重要。
• 熔点（F）： 表示PVC熔融完成。 此点对混合物配方至关重要。 超过此点值后，扭矩由于摩擦/热量开始降低 。