熔体流动速率测试结果影响因素的分析

2014年8

月

熔体流动速率测试结果影响因素的分析

赵悦（中沙（天津）石化有限公司化验中心300270）

摘要：利用熔体流动速率仪测定熔体流动速率，在测试过程

中，树脂类型、操作条件以及仪器自身特性等因素对分析结果都

有影响。经分析得出熔体流动速率测试要点，通过有效控制减小

测试误差，增加测试结果的准确性。

关键词：熔体流动速率；影响因素

熔体流动速率可表征热塑性塑料在熔融状态下的粘流特性，

是聚合物分子量和流动性能的一项重要指标，对保证热塑性塑料

及其制品的质量、调整生产工艺，有重要的指导意义。在塑料产

品及中间控制过程中，控制熔体流动速率尤为重要，因此影响其

测定结果的因素也成为我们关注的内容。

一、熔体流动速率测试方法

1.熔体流动速率定义：熔体流动速率是指热塑性塑料在一定

温度和负荷下，熔体每10min通过标准口模的质量。

2.测试方法

该测试方法通过切段装置，按照设定的时间间隔进行切段，

然后通过称量切段质量，最终计算熔体质量流动速率。质量法的

测量范围为：(1-100)g/10min，随着流速的增加切段的时间间隔

将不断缩短。

测试应满足以下条件：

l每段挤出料的长度在10—20mm之间

l切段时间间隔不应超过240s

l总测试时间不应超过25min

l测量结果的单位：g/10min

二、熔体流动速率的影响因素及分析

1.试验结果的影响因素

（1）弹性因素

弹性因素是指熔体的粘弹性。为避免该因素，在试料加入料

筒后，先加上负荷，使熔体的弹性得到一定的衰减。此因素造成

测试结果偏低。

在GB/T3682-2000中6.2-6.3的操作就是为避免该因素影

响。根据预先估计的流动速率，将3-8g样品装入料筒。装料时，

用装料杆压实样料，对于氧化降解敏感的材料，应尽可能避免接

触空气，在1min内完成装料过程。根据材料的流动速率，将加负

荷或未加负荷的活塞放入料筒。

（2）容积效应

测量过程中，熔体流速逐渐增大，表现为挤出速率与料筒中

熔体高度有关，熔体与料筒有粘附力，该力阻碍活塞杆下移。为

避免该效应，应在同一高度截取样条。

在GB/T3682-2000中3.1.3在活塞杆上应刻有两条相距

30mm的环形细参照标线，当活塞头底部与模口上部相距20mm

时，上标线与料筒口齐平，这两条标线作为测量时的参照点。

（3）炉体铅直

保持炉体的垂直是确保测试准确度的一个重要因素。安装

并保持料筒垂直的方法是：通过调整一个垂直于料筒轴线安装的

双向气泡水平仪和可调仪器支脚，使料筒保持垂直。这样可避免

活塞杆倾向一边引起过分磨擦或在大负荷下产生弯曲。

（4）温度梯度

料筒中部的温度比上下部的要高，存在一定的温度梯度，因

而影响熔体的粘度。温度高，粘度低，挤出速率快。为避免该因

素的影响，在同一活塞高度截取样条。

在熔体流动速率测试条件中，温度是最关键的因素，根据不

同测试样品或测试要求选择测试温度，并注明测试温度。目前熔

体流动速率仪不断改进以提高温度控制。为了克服炉体底部散

热问题，加大下端加热器的功率，并且将整套装置包含在加热器

内部，口模处于下加热器的中央位置，有力的保障了口模位置的

温度；加长顶端的加热器，保证距离口模上端40mm以上的温度

均匀性；若料筒上端温度偏低，当高熔指样料快速流出时，上部分

样料的温度来不及升高，流速减缓，测试数据将会明显偏低。

（5）温度波动

温度高，测量结果高；温度低，测量结果低。为避免该因素的

影响，温度波动尽可能小（±0.2℃）。温度的影响是至关重要的，

因此，在测试过程中严格按照标准中规定的温度进行测试。

（6）试验环境

试验环境在标准中没有给出具体要求，应该在温度波动小的

环境下，有利于炉体的控温。

（7）热降解

聚合物在料筒中受热降解，特别是空气中的氧气更加速热降

解效应，使熔体粘度降低，从而加快流动速率。为避免该因素的

影响，尽量将料筒内的试料压实，减少空气。还可以加入一些抗

氧剂，或者通入氮气保护，这样可以使热降解减到最小。

针对不同的聚合物，测试试样要进行相应的稳定化处理。例

如对于高密度聚乙烯粉料：在分析之前应使聚合物粉末稳定以防

降解。用一个试验天平，称量0.2克的B225，并向一个合适的容

器中加入99.8克的样本粉末。使用混合器搅拌30秒。

（8）试样中水分或挥发性组份

吸湿性或含有挥发性组分的试样在高温下产生气泡，同时会

起到增塑的作用,使样条含有气泡无法取样和熔体流动速度加

快。同时会影响测定结果的重复性。为避免该因素的影响，在测

试前先干燥处理,去除水分和挥发性组分。标准没有具体规定，

要根据材料的具体要求进行。

（9）口模尺寸

口模内径为：2.095±0.005mm，高度为8.000±0.025mm。

在标准负荷下，如果口模的尺寸不对，将会导致剪切应力变化，从

而影响试验结果。利用塞规来测量口模是否合格，即量规

2.090mm一端可通过,2.l00mm一端不能通过的口模可用。

（10）料筒、活塞和口模的表面粗糙度

料筒、活塞和口模的表面粗糙度小于0.25μm。

活塞杆、料筒内壁和口模内壁表面粗糙度大于0.25μm，活塞

杆在负荷的作用下，向下运动的阻力增大；而且使用一段时间后，

活塞杆表面和导向套内壁会沉积一层焦化物，如果不及时清洗，

将导致活塞杆和导向套之间配合过紧，产生较大的摩擦；口模内

孔壁沉积焦化物；都会影响试验结果。因此每次试验后，必须用

纱布擦净标准口模、活塞和料筒，模孔用直径合适的清针趁热将

余料顶出后擦净。

三、熔体流动速率测试要点

1.熟悉并正确设定各项试验参数

2.料筒、活塞杆、口模要清洗干净

3.熔体流动速率仪恒温在规定的温度下

4.熔体流动速率仪调节水平

5.严格按照作业指导书操作，保证试验参数按规定得到执行

6.为了得到更加准确的试验结果，应严格按照标准规定进行

测试，定期用标准样品进行检验，及时发现测试中存在的问题并

加以解决。

54