聚丙烯熔体流动速率测试影响因素的探讨

聚丙烯熔体流动速率测试影响因素的探讨

作者：刘永才

来源：《科学与财富》2013年第09期

摘要：熔体流动速率是聚丙烯最重要的质量指标之一，对聚丙烯成型加工工艺条件的选择有着非常重要的指导作用. 由于熔体流动速率的重要性，所以准确测定聚丙烯熔体流动速率以及考察影响聚丙烯熔体流动速率测定的因素有着重要的现实意义。小本体生产的聚丙烯粉料，单釜料的熔融指数波动较大。通过对聚丙烯取样代表性、加入抗氧剂用量、料筒温度等几方面的分析探讨了外部因素对熔融指数测定值的影响。

关键词：聚丙烯；熔体流动速率；抗氧剂1010；料筒温度 引言

聚丙烯的熔体流动速率（MFR）是指在（230±0.5）℃和（2160±10）g压力下，聚丙烯样品在10min时间内从规定的锐孔中流出的样品重量（g）。熔体流动速率是聚丙烯最重要的质量指标之一，对聚丙烯成型加工工艺条件的选择有着非常重要的指导作用。熔体流动速率大，说明其分子最小，流出速度快。易于成型加工；熔体流动速率小，说明其分子量大，流出速度慢，成型加工条件苛刻。聚丙烯产品的牌号一般是根据其熔体流动速率的大小来划分，工程技术人员可根据产品的熔体流动速率测定值调整催化剂用量、反应条件等操作参数，有效地控制聚丙烯的熔体流动速率的大小，生产出适应市场需求的聚丙烯产品。由于熔体流动速率的重要性，所以准确测定聚丙烯熔体流动速率以及考察影响聚丙烯熔体流动速率测定的因素有着重要的现实意义。 1 测试部分 1.1 仪器与试剂 1.1.1 仪器

半自动熔体流动速率测试仪，意大利CEAST公司。 电子天平：精度为0.001g。 烘箱。 1.1.2 试剂

聚丙烯标样：MFR为2.72g∕10min 北京燕山树脂应用研究所

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抗氧剂1010 丙酮：分析纯 1.2 试验方法

1.2.1 熔体流动速率仪的校正

用MFR为2.72g∕10min的聚丙烯标准物质，在仪器料筒温度达到（230士0.5）℃并恒温15min后，用电子天平称取4g标准物质，用压力为50 kPa的氮气吹扫料筒5s～10s后，在1min内将所取标准物质加进料筒，压实所加物料，按下计时器待4min仪器温度恢复正常后，加上砝码（2.16Kg），按下自动切割器按钮。取各时间切下的聚丙烯样条。称量连续切取的三个无气泡样条，计算MFR值，测试结果为2.70g∕10min，相对误差为0.7%。误差较小，表明仪器处于正常工作状况，否则需重新标校仪器。测试完毕后，卸出活塞杆及口模，仔细擦净筒体，活塞杆及口模锐孔。 1.2.2 样品的处理

将所取的6个样品充分混合后，取一混合样品用电子天平称取4g样品，加入4mL浓度为0.5%的抗氧剂1010丙酮溶液，充分润湿样品，放入70℃左右恒温供箱中干燥20分钟。取出后冷却至室温。 1.2.3 样品测试

用校正仪器时聚丙烯标准物质MFR测定的同一条件分析样品。 1.2.4 结果计算 试验结果按下式计算： 2 测试结果与讨论 2.1 取样代表性的影响

本试验以一批产品的试样做样品，只考察取样方式的不同对测试结果的影响。在生产线上每隔10包采一次样，所取的6个样品按采样先后顺序分别编号1﹟、2﹟、3﹟、4﹟、5﹟和6﹟，然后将此6个样品充分混合得到一混合样品。用电子天平分别称取上述7个样品各4g，加入4mL浓度为0.5%的抗氧剂1010丙酮溶液，充分润湿样品，放入70℃左右恒温供箱中干燥20分钟。取出后冷却至室温，按上述熔体流动速率测试仪器的校正步骤分别测定其MFR值，结果见表1。

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由表1可以看出，1﹟、2﹟、3﹟、4﹟、5﹟、和6﹟样的熔体流动速率不尽相同，呈现波动性，但4次测定的重复性好。混合样与各单个样品的数据也出现差异。众所周知，高聚物的分子量具有两个特点：一是它具有比小分子远远大得多的分子量，一般在104～107之间。二是除了有限的几种蛋白质以外，无论是天然的还是合成的高聚物，分子量都是不均一的，具有多分散性。

2.2 抗氧剂1010用量的考察

聚合物的降解是其分子量变小的化学反应的总称。影响降解的物理-化学因素很多，如热、机械力、超声波、光、氧、水、化学药品、微生物等。测试聚丙烯MFR时的样品主要是热氧化降解，聚丙烯的热氧化属于自由基连锁机理，有自动催化行为，可分为引发、增长、终止三步反应〔R、R′代表聚丙烯分子）。

加抗氧剂后，在链引发阶段，自由基与抗氧剂结合。从而使该链式反应迅速终止。 我们将杭耗剂1010（粉末状）用分析纯丙酮配制成0.5%抗氧剂丙酮溶液.对混合样品分别进行加剂量不同的测试，其MFR值见表2。

从表2可以看出，同一个样品，未加抗氧剂的，由于聚丙烯的热氧化降解，分子量变小MFR较大，随着抗氧剂1010量的增加，热氧化降解作用下降，MFR逐渐变小，当抗氧剂1010加到一定量后（4mL），再增加抗氧剂1010用量，MFR基本不变。 2.3 料筒温度对MFR测定值的影响

温度对物体内部分子运动的影响是不言而喻的，对于高聚物来说，温度的影响尤为显著，升高温度使分子的热运动能和分子的活动空问（即体积）增加，当温度升至一定程度，由于更激烈的热运动，高分子链间的局部相互作用已不足以阻止分子的移动，从而分子链开始整体运动，表现出高聚物的高弹态，再继续升温，高聚物就开始从高弹态向流动态转变，并呈现明显的流动态。

2.4 其它因素的影晌

除了上面讨论的3大因素对聚丙烯的熔体流动速率有较大影响外，操作时料筒未擦干净，对聚丙烯的MFR值也有影响。这是因为，料筒未擦净，其表面存在一层物料热氧降解的低分子产物，在下一次的测试过程中，它们起着“润滑剂”的作用，使熔体流动速率增大，导致MFR值偏高。若下一次测试间隔时间较长，残留在筒壁上的低分子产物进一步降解及缩合结焦，则情况相反。此外，试验证明，加料时间、料筒中物料是否压实、口模是否洁净等对MFR值均有影响。 3 结论

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聚丙烯样品的取样方式、抗氧剂1010的用量、料筒温度对聚丙烯熔体流动速率有者重大的影响。试验表明，聚丙烯祥品的取样方式要采取多点采样（6个点或6个以上）的混合样作为测试样品。抗氧剂1010的用量为试样量的0.5%，配成抗氧剂1010丙酮溶液使用时加入量为4mL，料筒温度为（230±0.5）℃。

加样时间应控制在1min内，料筒中物料要压实，料筒，料杆要干净、光洁；在平时的工作当中，要认真积累经验，注意测试的每一个环节，才能保证数据的准确可靠。 参考文献

[1] 塑料测试技术[M].北京化工工业出版社，1999.

[2] 热塑性塑料熔体质量流动速率和熔体体积流动速率的测定[R].GB/T 3682-2000.国家质量技术监督局，2000. 作者简介：

刘永才（1964-），女，华南理工大学高分子材料专业，主任工程师，主要研究方向：化工分析与实验室检测。