一、實驗目的
1.掌握熱塑性塑料熔體流動速率的測定方法。
2.進一步認識塑料熔體流動速率與其分子量、加工性能的關(guān)系。
二、原理
熔體流動速率(MFR，即Melt Flow Rate),系指熱塑性塑料在一定溫度和負荷下，熔體每10分鐘通過熔體流動速率儀標準口模的重量。它又稱為熔融指數(shù)(MI，即Melt Index)。MFR表示熱塑性塑料在高溫粘流狀態(tài)下的流動性能，它是高分子材料加工成型的重要參數(shù)之一，表示熱塑性塑料熔體粘度的相對值。
熱塑性塑料的MFR，隨其分子量和分子結(jié)構(gòu)的不同而異。對一定結(jié)構(gòu)的聚合物而言，MFR大，表明聚合物的分子量小，加工時流動性能就好一些。加工時可選擇略高于溫度，所施加壓力可小一些。相反，如果MFR小，表明聚合物的分子量大，加工時流動性能差一些。必須適當提高加工溫度，施加較大的壓力，以改善聚合物的流動性。但MFR大，聚合物的斷裂強度、硬度等性能均有所下降。
熱塑性塑料的MFR是用熔體流動速率儀測定的。在一定的溫度和負荷條件下，使被測物通過標準口模，測出固定時間間隔內(nèi)擠出的物料重量。然后換算成每10分鐘的擠出量，即為該物料的MFR。
本實驗是按照GB3682-83“熱塑性塑料熔體流動速率試驗方法"操作進行的。測定不同結(jié)構(gòu)的樹脂的MFR，所選擇的測試溫度、負荷、試樣用量以及取樣時間都有所不同。我國目前的標準見表3-2和表3-3。
三、儀器與試劑
縱橫金鼎XNR-400B熔體流動速率儀一臺。
聚乙烯或聚丙烯顆粒100克。
縱橫金鼎XNR-400B熔體流動速率儀的主要技術(shù)指標：
標準實驗力:
1級 0.325kg=(活塞桿+砝碼托盤+隔熱套+1#砝碼+限位開關(guān)擋片)kg=3.187N
2級 1.200kg=(0.325+2#0.875砝碼)kg=11.77N
3級 2.160kg=(0.325+0.875+3#0.960砝碼軸)kg=21.18N
4級 3.800kg=(0.325+0.875+0.960+4#1.640砝碼)kg=37.26N
5級 5.000kg=(0.325+0.875+0.960+1.640+5#1.200砝碼)kg=49.03N
6級 10.000kg=(0.325+0.875+0.960+1.640+1.200+6#5.000砝碼)kg=98.07N
7級 12.500kg=(0.325+0.875+0.960+1.640+1.200+5.000+7#2.500砝碼)kg=98.07N
8級 21.600kg=(0.325+0.875+0.960+1.640+1.200+5.000+2.500+8#9.100砝碼)kg=211.82N
裝料筒：內(nèi)徑：Φ9.550±0.025毫米，
長度：160毫米；
出料口：內(nèi)徑：Φ2.095±0.005毫米，
長度：8.000±0.025毫米；
活塞桿頭: 直徑: 9.475±0.015毫米,
長度: 6.350±0.100毫米
儀器外形尺寸：650×350×950毫米。
電源：220V±10%
溫度范圍：125～400℃連續(xù)可調(diào)或定點控制，可自動控制；
加熱功率: 450W；
恒溫精度: 出料口上端10mm處溫度波動≤ ±0.5°C
四、實驗步驟
1. 安裝、調(diào)試熔體流動速率儀。
2. 接通電源。依次進行如下操作:設(shè)為時控取樣；按復位鍵；按Mon鍵使顯示器清零；設(shè)定參數(shù)((1)預設(shè)試驗負荷,如2160(g)→W鍵;(2) 預設(shè)實驗溫度,對聚丙烯(PP)為230℃；對聚乙烯(PE)為190℃。如190(
)→T鍵; (3) 預設(shè)取樣時間，如30(s)→t•d/m鍵)； 按QD鍵啟動工作,此時顯示器自動顯示實際溫度。
3. 稱取試樣，試料加入量及切樣時間選擇如表3-3所示。晾干后測MFR。
4. 將熔體流動速率儀的料筒清理干凈。
5. 速率儀升溫至190℃后，放入活塞桿預熱。溫度恒定后取出活塞桿，通過漏斗向料筒裝料。少量加入，用裝料桿壓實后再加入少量，反復進行，直至料全部加入。這樣做可防止料筒內(nèi)存有氣泡。料裝完后放入壓料活塞(本身負荷為3.187N)。預熱5分鐘。溫度恒定后，在壓料活塞桿上壓21.18N負荷。
6. 當壓料活塞桿第一道刻度線與裝料口平行時，切掉擠出的料條，棄去不用。同時計時，達預設(shè)切樣時間時，切第一個樣，一次測量切5個樣品。第二道刻度線與裝料口平衡時，停止切料，同一個樣品一般測3～5次。將各段料條稱重。記下料條重量，計算平均重量。
7. 輸入平均重量值(單位g)，按t•d/m鍵，給出熔體流動速率MFR 。
8. 清理料筒及出料口，擦凈料筒及活塞桿。關(guān)機，切斷電源。
五、計算
熔體流動速率MFR(克/10分鐘)計算式為： MFR=600W/t (1)
式中：W為擠出樣條重量的算術(shù)平均值(克)；
t為切樣時間(秒)。
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