研究與開發(fā)合成樹脂及塑料，2007, 24(5): 81CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS毛細管流變儀在聚烯烴加工中的應用賈秀麗(中國石油化工股份有限公司齊有分公司研究院，山東淄博, 255400)摘要:采用毛細管流變儀測定聚烯烴的流變行為,得到-系列剪切速率與剪切應力、剪切速率與剪切黏度的流變數據,利用該流變數據可進行專用料配方優(yōu)化及加工條件篩選等工作,同時,還根據不同批次產品的流變曲線的偏離情況,監(jiān)控產品質量。關鍵詞:聚烯烴毛細管流變儀 流變行為 加工中圍分類號: TQ325.1 文章標識碼: B文章編號: 1002-1396(2007)0S5 0081-03聚合物流變學是研究高分子材料流動和變形1.2儀 器與設備的科學川。聚合物的加工過程一般都是在黏流態(tài)進ACER 2000型毛細管流變儀由美國TA公司行的。人們都希望以快捷的方法和最少的試樣確生產;PLD651型擠出機及吹膜機組由德國定配方和加工工藝條件,以縮短開發(fā)周期、降低開Brabender 公司生產。發(fā)成本、提高經濟效益。目前，對高分子材料加工1.3 流變行為 測試性能的評價主要是流變行為的測試。與測定聚合將毛細管流變儀升溫至設定溫度，稱取-定物流變行為的其他儀器(如落球黏度計、轉矩流變量試樣,加人料簡并壓實。設定預熱時間,待試樣儀旋轉流變儀等)相比,毛細管流變儀具有結構完全熔融后,在一定壓力下穩(wěn)定1 min,在設定條簡單、溫度調節(jié)范圍較寬、用料少、測量時間短、剪件下,開始擠出試樣,得到剪切速率與剪切黏度、切速率較寬(1x102-1x10* g~,幾乎包括所有聚合剪切速率與剪切應力、不穩(wěn)定流動等流變數據。物加工剪切速率的范圍)的特點,被廣泛用于聚合物的加工測試與研究"。2結果與討論本工作結合聚烯烴的加工條件，用毛細管流2.1選擇加工工藝 條件變儀測量其流變行為,得到一系列剪切速率與剪2.1.1加工溫度切應力、剪切速率與剪切黏度、不穩(wěn)定流動等比較聚合物在加工過程中不可避免地受到熱、氧接近加工過程的流變曲線和數據，并說明了毛細及剪切的作用,如果加工溫度選擇不當,不僅會增管流變儀在聚烯烴加工工藝條件的選擇、配方的大加工能耗，而且有可能因材料熱降解而使其性篩選優(yōu)化以及產品質量控制方面的應用。能下降。由圖1看出，從230 C開始，隨溫度升高，1實驗部分PP-R管材料剪切黏度明顯下降;230 C與240 C .1.1原料剪切黏度相近,245C和255C剪切黏度相近;無規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)管材料,高密度聚當加工溫度大于245C后,PP-R管材料擠出時乙烯(HDPE)波紋管專用料,HDPE電纜料(不同伴有煙霧產生,其氧化誘導期也有所下降。由于在.批次),均為中國石油化工股份有限公司齊魯分公聚丙烯(PP)主鏈.上存在大量的叔碳原子,這些叔司(簡稱齊魯石化)生產;HDPE DGDK 3364,美國Dow化學公司生產;茂金屬線型低密度聚乙烯. 2007-06-150(mLLDPE),齊魯石化中試產品; mLDPE與低密中國煤化工程師，1987年畢業(yè)度聚乙烯(LDPE)共混料,用PLD 651型擠出機于200C下造粒制得;mLLDPELDPE共混薄膜北分CNMHG體強度等分析測試工作。聯系電話: (0533)7511340; E-mail: jexj99@tomn.由PLD651型擠出機吹膜機組吹膜制得。com。.82合成樹脂及塑料2007年第24卷碳原子極易受到氧的攻擊而發(fā)生斷鏈降解,最終300導致PP強度下降而使性能變差網。因此,根據以80上情況，確定PP--R管材料加工溫度應低于245C，再提高加工溫度已無益于PP. -R管材料加工260性能的改善,不僅增加加工能耗,還導致其加工性能下降。2201xI02190195200205210215220溫度/心圖2 HDPE 波紋管專用料在不同溫度下的臨界剪切速率Fig. 2 Critical shear rnate of the high density polyethylene1x10specialty resin for corrugated pipe at differentemperatures1x1021xl0'的黏度明顯減小,在高剪切速率(大于或等于100剪切速率n~'s-I)下的剪切變稀現象明顯改善;繼續(xù)增加LDPE,圖1 PP-R 管材料在190-255 C下的流變曲線共混物的黏度逐漸減小;rc(LDPE)增至30%,共混ig. 1 Rheological curve of the propylene random copolymer物的黏度在高剪切速率下降低幅度較大。(PP-R) for tubing at 190-255 C2.1.2加工速度: LLDPE+在聚合物的加工過程中，當剪切速率超過某，mLLDPE+LDPE(309)一極限時,隨著剪切速率的增大，擠出物的衣面依次出現粗糙(如鯊魚皮狀或桔皮狀)、尺寸周期性起伏(如波紋狀、竹節(jié)狀和螺紋狀)、甚至破裂成碎塊等畸變現象甲。該現象稱為擠出物的不穩(wěn)定流動,影響產品外觀質量。用毛細管流變儀在不同溫1xIC度下測定HDPE波紋管專用料的臨界剪切速率，01xl0tx10P可為HDPE波紋管專用料選擇合適的加工速度提剪切速事心’供依據。圖3 mLDPE 與LDPE不同配比下的流變曲線從圖2看出，當實驗溫度從190 C升至210Fig. 3 Rhcological curves of the malallocenc lincar low densitypudyethylene (mLDPE) with dfferent contents of LDPEC,HDPE波紋管專用料的臨界剪切速率從200s+升至300s;而當實驗溫度從210 C升至220 C結合表1中mLLDPE共混料薄膜的拉伸性能時,臨界剪切速率趨于恒定。因此,在加工過程中及制品加工性能要求,LDPE的加人量可在少于應根據不同溫度下的臨界剪切速率，選撣低于臨20%的范圍內繼續(xù)篩選配方。界剪切速率的速度加工;或通過加入氟彈體、潤滑表1mLDPE與LDPE共混料薄膜的拉伸性能劑等手段改性,提高材料的臨界剪切速率,從而提Tab.1 Tensile properties of the flms made of blendof mLLDPE and LDPE高其加工速度,增加產量。w(LDPE),%2.2配方的篩選 優(yōu)化項目102030mLLDPE較傳統(tǒng)的LLDPE和LDPE具有密度低、強度高、透明性好、抗穿刺能力強.熱封溫度低粒伸強度/MPa55.255.834.8等優(yōu)點，缺點是相對分子質量分布窄，熔融速度斷裂伸長率,%64466048快,熔體黏度大,用一般的LDPE和LDPE加工.中國煤化工7 .4.0設備很難加工,需通過用LDPE對其共混政性,在CNMHG保持其優(yōu)良力學性能前提下,改善其加工性能"。2.3 產 品的質重控制由圖3看出,當vo(LDPE)為10%時,共混物由于毛細管流變儀剪切速率的范圍接近聚合第5期賈秀麗.毛細箐流變僅在聚烯烴加工中的應用.83.物加工剪切速率的范圍,因此,可根據測定不同批3結論次聚合物的流變曲線上出現的偏離或重復性,控a)毛細管流變儀可用于聚烯烴加工工藝條件制產品質量。從圖4可以看出,0111.0402、0407的選擇、加工配方的優(yōu)化和產品的質量控制。批次與DCDK 3364流變曲線基本重合,而0502b)通過毛細管流變儀測試聚烯烴在不同溫批次流變曲線出現了較大的偏離。針對這種情況，度下的臨界剪切速率,或通過加人氟彈體、潤滑劑應對0502批次產品出現的質量問題查找原因。等改性聚烯烴提高臨界剪切速率，可為改善產品外觀質量,提高其加工速度、增加產量提供依據。。DGDK 3364# 0111”0402’ 04071周彥豪.秦合物加工流變學基礎[M].陜西:酒安交通大學出1x10'版社, 1988. 1~752楊國文.塑料材料[M].四川:成都科技大學出版社, 1987.3金日光,華幼卿.高分子物理[M]北京:化學工業(yè)出版社，Ix10f1N10'1x1042002. 218剪切速宰~4周南橋，占國榮.茂金屬榮烯烴材料的加工技術的研究]圖4不同批次HDPE電纜料與進口料的流變曲線工程塑料應用, 2003, 31(4): 13~16ig 4 Rheological eurves of the HDPE speciality resins for ceablein diferent batches and their inported counterpurt(編輯:劉敏)Application of capillary rheometer in polyolefin processingJia Xiuli(Research Insitute of Qilu Branch Co, SINOPEC, Zibo 255400, China)AbstractA series of rheological data，involving plots of shear rate versus shear stress and shear rate vergus shearviscosity，were acquired through application of capillary rheomeler in studies on rheological behaviour ofpolyolefin. Those significant data were of avail in screening recipe of speciality resin and in optimizingprocessing conditions. In addition, the product quality could be monitored and controlled in accordance withthe deviations of the rheological curves of the resins produced in different batches.Key Words: polyolefin; capillary rheometer, rheological behaviour; processing(from page 53)Effect of lubricant on crystal morphology of surface layer of PPDing Shuyan, Jin Yan, Cai Tao, Liu Shanyuan, Chen Shaomei, Shi Shengpeng, Zhang Jing(Beijing Research Institule of Chenical Industry, SINOPEC, Beijing 10013,0 China)The impact of lubricant on crystallization characteristics of surface layer of polypropylene (PP) wasanalyzed by means of polarizing light microscope, differential scanning calorimeter and scanning electronmicroscope. The results reveal that addition of the lubricant brings about an increuse in erystallizationtemperature and a decrease in spherulite size of homopolymer中國煤化Iitle impact onthe corresponding properties of copolymer of propylene. Further|YHCNMHGeinimprovingthe scratch resistance of the PP articles.Key Words: polypropylene, lubricant, surface layer, crystallization, scratch resislance