剪切流動對iPP熔體黏度的影響

王玉霖

摘 要：在熔融加工溫度下，采用高壓毛細管流變儀測試聚丙烯熔體黏度，得到多組剪切速率、剪切應力與表觀黏度對應的流變實驗黏度數據。結果表明，聚丙烯熔體黏度隨著剪切速率升高而降低，剪切應力隨著剪切速率升高而升高，屬于典型的剪切變稀型非牛頓流體。

關鍵詞：黏度;流變性能;iPP;非牛頓流體;聚丙烯

聚丙烯，是由丙烯聚合制得的一種熱塑性樹脂，甲基排列在分子主鏈的同一側稱等規聚丙烯（isotactic polypropylene），具有密度小（僅為0.89-0.91g/cm3）、價格低，優良的加工性能、電絕緣和化學性等成為應用廣泛的通用塑料之一。聚合物的加工過程一般都是在粘流態進行的，當聚合物溫度超過粘流溫度時由高彈態轉變為粘流態，[1]在外力作用下線型聚合物發生流動，其流變行為是聚合物分子運動的表現，反映了聚合物組成、分子量及其分布等結構特點，因此研究熔體的流變規律及其影響因素，對于較好的理解聚合物熔體黏度的變化特性與分子特點和加工條件之間的相互關系，對于合理確定成型工藝有著重要的指導意義。[2]

本文選用毛細管流變儀的優勢在于：獲得剪切速率范圍寬（101～104S-1）、數據準確、熔體受到柱塞桿壓力作用通過料筒由口模流出的形態與擠出和注射成型過程接近，是當前黏度測量技術成熟、已經發展成為材料加工工程用于表征高分子材料結構和性能、指導選材，確定加工成型工藝優先采用的一種測試儀器。

一、實驗部分

（一）實驗樣品

等規聚丙烯（iPP）：F401，南京揚子石化。

（二）實驗儀器

RH6000型毛細管流變儀：單料筒、直徑20mm

口模直徑1mm、長度30mm，德國高特福公司。

二、iPP流變實驗黏度數據

準備實驗：編輯參數文件，在測試文件中調入已編輯的參數文件開始升溫至210℃、恒溫30Min，加料采用二段壓縮方式、即一邊加料一邊手動用壓料桿壓實固體物料，緊接著用手動模式控制柱塞桿把物料壓實，避免擠出時產生氣泡，熔融4 Min開始實驗。

三、結論

當實驗的剪切速率升高到20480 S-1時，熔體黏度由開始的2119.52 Pa.S下降到了15.90 Pa.S，由此表明聚丙烯熔體黏度隨著剪切速率升高而降低，剪切應力隨著剪切速率升高而升高，屬于典型的剪切變稀型非牛頓流體。[3]

參考文獻：

[1]馬愛潔，楊晶晶，陳衛星.聚合物加工流變學基礎[M].北京：化學工業出版社，2018.9.

[2]王松杰，陳靜波，申長雨.塑料充模流動粘性模型研究[J].上海塑料，2004.22（3）：20-22.

[3]Ana Lúcia N.Silva，Marisa C.G.Rocha，Fernanda M.B.Coutinho.Study of rheological behavior of elastomer/polypropylene blends[J].Polymer Testing，2002，21（3）：289-293.