認識塑料熔體流動速率與其分子量、加工性能的關系。

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（MI，即Melt Index）。MFR表示熱塑性塑料在高溫粘流狀態下的流動性能，它是高分子材料加工成型的重要參數之一，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構的不同而異。對一定結構的聚合物而言，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。測定不同結構的樹脂的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

航天縱橫XNR-400A熔體流動速率儀一臺。

聚乙烯或聚丙烯顆粒100克。

航天縱橫XNR-400A熔體流動速率儀的主要技術指標：

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：內徑：Φ9.550±0.025毫米，

長度：160毫米；

出料口：內徑：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℃連續可調或定點控制，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、調試熔體流動速率儀。

2. 接通電源。依次進行如下操作:設為時控取樣；按復位鍵；按Mon鍵使顯示器清零；設定參數((1)預設試驗負荷,如2160(g)→W鍵;(2) 預設實驗溫度,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平均值（克）；

ｔ為切樣時間（秒）。