实验五 全同聚丙烯的结构与性能关系研究

实验五全同聚丙烯的结构与性能关系研究（综合性实验）

一、实验目的：

1、了解熔体流动速率仪的构造及使用方法。

2、学习塑料材料的性能测试方法。

3、学习使用拉力实验机、冲击实验仪等力学性能测试设备。

二、实验内容和要求

聚合物的力学性能与其分子量及分子量分布情况有着密切的联系，在世界生产中，常用熔体流动速率（MFR）来反映聚合物分子量的大小。所谓熔体流动速率是指热塑性材料的熔体在一定的温度，一定的压力下在10分钟内通过标准毛细管的重量，用克/10分钟表示。以用来区别各种塑性材料在熔融状态下的流动性能，用以指导热塑性高聚物材料的合成及加工等工作。一般来说，熔体流动速率较大的热塑性高聚物，其加工性能较好。

本实验以全同聚丙烯为例，学习研究聚合物结构与性能的基本方法，了解聚合物结构与性能之间的关系，以加深学生对于高分子物理基本概念和基本理论的理解，同时培养学生联系实际考虑问题的方法和分析、解决问题的能力，为后续课程的学习或进一步深造以及从事本领域的科学研究工作打下坚实的基础。

三、实验主要仪器设备和材料

主要仪器设备：

熔体流动速率试验仪，秒表，电子天平、拉力实验机、简支梁冲击实验机

主要材料：

全同聚丙烯树脂：白色蜡状固体，有良好的表面光泽，密度为0.90g/cm3, 熔点为164-170℃。

聚丙烯拉伸标准样、弯曲标准样、缺口冲击强度标准样

四、实验方法、步骤及结果测试

1、聚丙烯试样熔体流动速率的测定

（1）设定温度

接通仪器电源，设定温度，开始升温，等数字温度表显示的温度到达所设定的温度值，再恒温30分钟。

（2）称样

试样（粒状、条状、片状、模压块等）在测试前根据塑料种类要求先作烘干处理，根据试样的预计熔体流动速率称取试样。

（3）装料

当温度稳定在设定值以下（一般恒温为30分钟后）将预热的活塞取出，把称好的试料用漏斗加入料筒内，并用活塞将料压实（以减少气泡）整个加料与压实过程须在1分钟内完成。

（4）取样

试样装入后用手或用小砝码加压，使活塞杆上的下环形标记（下刻线）在5分钟内（装料时间和恒温时间加在一起）降到离导向套上表面5~10mm处，然后加上选定的试验负荷，当下刻线进入料筒时，切取试样。电子秒表计时，依次切取3至5个无气泡试样条即可。

（5）称重计算结果

试样切取冷却后，用精密天平（要求用0.001g分析天平）分别称重。（一般试样取3-5段），并按下式计算结果

MFR=600·W/t(克/10分）

式中：MFR----熔体速率（克/10分）

W --- 切取样条重量算术平均值（克）

t --- 切样时间间隔（秒）

测试结果取两位有效数字。每次试样平行测定三次，分别求出MFR 值，如果三次测试结果相对误差超出10%，应找出原因。

（6）清洗

测试完之后，挤出余料，拿出活塞并清洗干净。将棉纱剪成小方块，用清料杆插入料筒内进行清洗，直到清洗干净为止。

以上操作都要趁热进行，对一些难清洗的试料可适当加些润滑物辅助清洗，如硅油，石蜡等或其它化学试剂。

2、采用悬臂梁式冲击实验机，在冲击负荷下分别测定缺口PP标准试样的冲击强度，评价材料的脆性或韧性程度。

数据处理：缺口试样简支梁冲击强度计算（单位：KJ/m）

A

a

d

=

式中a——缺口试样冲击强度，KJ/m；

A——缺口试样吸收的冲击能量，J；

d——缺口试样厚度，mm。

3、采用电子拉力实验机，在规定的实验温度、湿度与一定的拉伸速度（50mm/min）下，沿试样纵轴方向施加静态拉伸负荷，使其破坏，测定PP标准试样的拉伸强度和断裂伸长率。

断裂拉伸强度计算（单位：MPa）

σ

断=

d b

P

*

断

式中σ断——断裂拉伸强度，MPa；

P断——最大破坏负荷，N；

b ——试样宽度，mm；

d ——试样厚度，mm。

断裂伸长率计算（%）

ε

断= %

100

*

G

G

G-

式中ε断——断裂伸长率，%；

G——试样断裂时的标线间距离，mm；

G0——试样原始标距，mm。

五、试验报告要求

试验报告包括下列各项：

1) 实验日期

2) 实验名称与目的

3) 实验方法概述

4）实验结果与讨论

5）试验人员，试验日期

六、思考题

1、聚合物的熔融指数与其分子量有什么关系?为什么熔融指数只能表

示同种结构聚合物分子量的相对数值，而不能在结构不同的聚合物之间进行比较?

2、如何有效改善全同PP的冲击性能？

3、测试PP的拉伸性能时，拉伸速度对试验结果有何影响？