熔體流變性能分析的案例
汽車進氣管用TPEE改性材料的流變性能和熔體強度研究
在汽車進氣系統中，連接空氣濾清器與渦輪增壓器的管道由于長期處于高溫高壓的環境，因此對材料的耐熱性能有很高的要求。傳統來說，這一制件采用的是熱固性氯丁橡膠，或者硬質吹塑級PA6來制備。熱固性橡膠存在生產效率底下，制件脫模困難，制件生產能耗較大等固有缺陷，而硬質PA6管道與發動機部件間是硬鏈接狀態，對振動的抑制較差，不利于整車的噪音控制。因而這一零件逐漸采用TPEE3D吹塑成型來制備。
與常規注塑，擠出成型方式不同，吹塑成型對材料有特殊要求，在3D吹塑過程中，第一步在于擠出形胚，此過程熔融狀態下的材料需要保持形狀的穩定，而不被自身重量拉伸變形，甚至斷裂。因此，這一成型工藝對材料有特殊性能要求，在熔融狀態下，熔體狀材料需要具有一定的強度，而常規牌號的TPEE均不能滿足這一要求，本文通過添加環氧類擴鏈劑對注塑級TPEE進行擴鏈，以動態流變性能判斷TPEE熔體強度是否能滿足3D吹塑要求。
01
試驗方案
旋轉流變測試：旋轉流變測試在旋轉流變儀上進行，測試樣品經充分烘干后在230℃熔融熱壓成直徑25cm，厚1.8mm的圓片。測試采用恒應變模式，測試溫度為230℃,應變率為3%以保證測量過程處于樣品線性黏彈區范圍內。小幅震蕩速率范圍為100~0.1rad/s，實時記錄樣品復數黏度η’彈性模量G’黏性模量G’’。
熔體拉伸強度測試：熔體強度測試在旋轉流變儀上進行，拉伸應變速率為0.01S-1，0.05S-1，0.1S-1。
國高材分析測試中心旋轉流變儀
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動態流變性能
聚合物復數粘度對分子結構很敏感，包括分子量，分子量分布，支化結構等。
展開 技術研究｜利用高壓毛細管流變儀研究熔體的穩定流動
PART
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案例背景
高壓毛細管流變儀一般用于測試高分子材料在指定溫度和剪切速率下的粘度，以此來研究目標材料的流動性能，指導材料加工工藝和成型設備的設計。目前國高材分析測試中心的高壓毛細管流變儀大部分測試工作都集中在粘度-剪切速率測試方面，但有時也會接到客戶的一些特殊測試需求。如近期要研究材料的熔體穩定性，要求測定材料在高溫下保持一定時間后的粘度變化，其中必須在固定時間內進行取點。但現有的測試方法難以滿足要求，特別是固定取點周期這點從未進行過嘗試，因此決定對高壓毛細管流變儀的測試過程進行研究，來開發對應方法以為技術研究提供支持。
PART
02
具體實施方式
（1）測試需求
該需求由客戶提出，要求測試條件如下：需要分別測試材料在250°C、260°C、270°C下的表觀粘度變化情況，采用20:1毛細管口模，固定剪切速率為1000s-1，每隔10min采集一次數據，總測試時長為60 min。由對應溫度相同剪切速率下熔體的粘度變化情況，來研究熔體在該溫度下持續受熱后的穩定性，判斷是否存在明顯降解等情況。以上測試的難點在于取點時間如何固定為10min，常規設置必然不行，因為料筒內物料無法維持60min內1000s-1剪切速率下的持續擠出，而且正常測試條件下毛細管流變的取點邏輯為“當某一個時間區間內該材料的測試值誤差在允差設置范圍內，便會自動取點”，而不是在固定時間取點，所以必須對軟件設置的取點邏輯進行調校。圖1是本方案的思維導圖。
（2）解決方案：巧用軟件的取點設置
我們在設定測試程序的時候，其中有一個設置剪切速率的步驟，該選項中有一項設置為對應剪切速率的最大取點時間（Max Time），如圖2A紅色框線內所示。
展開 影響塑料熔體粘度的因素分析
影響粘度的幾個因素
粘度是塑料加工性最重要的基本概念之一，是對流動性的定量表示，影響粘度的因素有熔體溫度、壓力、剪切速率以及相對分子質量等，下面分別敘述。
1、溫度的影響
由前面的分析已經知道，塑料的粘度是剪切速率的函數，但是，塑料的粘度同時也受到溫度的影響。所以，只有剪切速率恒定時，研究溫度對粘度的影響才有實際意義。一般說，塑料熔體粘度的敏感性要比對剪切作用敏感強。研究表明，隨著溫度的升高，塑料熔體的粘度呈指數函數方式下降。
這是因為，溫度升高，必然使得分子間，分子鏈間的運動加快，從而使得塑料分子鏈之間的纏繞降低，分子之間的距離增大，從而導致粘度降低。易于成型，但制品收縮率大，還會引起分解，溫度太低，熔體粘度大，流動困難，成型性差，并且彈性大，也會使制品的形狀穩定性差。
但是不同的塑料粘度對于溫度的程度不同。聚甲醛對溫度的變化最不敏感，其次是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯，最敏感的要數乙酸纖維素，表1中列出了一些常用塑料對于溫度的敏感程度。非常敏感的塑料，溫控十分重要，否則粘度較大變化，使操作不穩定，影響產品質量。
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