黏流温度
高聚物从高弹态到黏流态的转变温度
高聚物从高弹态到黏流态的转变温度称为黏流温度。黏流温度是聚合物加工成型的重要参数之一。由于塑料、橡胶和纤维的加工成型必须在黏流温度以上进行,所以温度的高低与成型工艺有直接关系。黏流温度的高低也反映了高聚物的耐热变形性能,所以也称为软化点。
定义与应用
黏流温度是非晶态高聚物熔化后发生黏性流动的温度。黏流温度又是非晶态高聚物从高弹态向黏流态的转变温度,是这类高聚物成型加工的最低温度。这类高聚物材料只有发生黏性流动时,才可能随意改变其形状。因此,黏流温度的高低,对高聚物材料的成型加工有很重要的意义。黏流温度越高越不易加工。
测定方法
黏流温度可以用热-机械曲线、差热分析等方法进行测定。但要注意,黏流温度要作为加工温度的参考温度时,测定时的压力与加工时的压力越接近越好。
特性
几乎所有的高聚物都是利用其黏流态下印流动行为进行加工成型的,而且由于高聚物大多在300℃以下进入黏流态,比其他材料的流动温度低.给加工成型带来了很多方便。为了正确有效地进行加丁成型.了解和掌握高聚物的黏流温度和黏性流动规律是很重要的.这也对聚合反应过程和聚合物加工工艺的合理设计、正确操作.对获得性能良好的制品.实现高产、优质、低耗具有重要的指导意义。
影响因素
影响黏流温度的因素主要是大分子链的柔性(或刚性)。柔性越大,黏流温度越低;反之,刚性越大,黏流温度越高。其次是高聚物的平均相对分子质量,高聚物的平均相对分子质量越大,分子间内磨擦越大,大分子的相对位移越难,因此,黏流温度越高。
分子结构因素
由于黏性流动是分子之间相对位置的改变,当分子间作用力较大时,就必须在较高温度下才能克服分子问的相互作用以实现相对位置的改变而发生流动,因此极性较强的分子必然有较高的黏流温度。例如.聚丙烯腈由于大分子问的极性作用.力过强,以至于其黏流温度远在其分解温度以上.实际上不可能实现流动.所以聚丙烯腈纤维不能熔融纺丝.只能采用溶液法纺丝。聚氯乙烯也由于分子间作用力较强.黏流温度已超过其起始分解温度,所以在加工成型过程中不得不加入足够量的稳定剂以提高其分解温度。
分子链的刚性愈大.黏流温度愈高。这是由于刚性愈大,自由运动的链段愈长,长链段运动需要较大的空穴,而只有在较高的温度下才有可能造成较大的空穴。典型的刚性分子如聚苯醚、聚砜等都有相当高的黏流温度。有些强刚性高聚物如聚酰皿胺,由于黏流温度太高而难以成型,必须进行改性。黏流温度高,表示软化点高。对塑料说,黏流温度高,其耐热变形性就好。
相对分子质量
相对分子质量愈大,黏流温度愈高。因为分子链长,则内摩擦阻力大(物理缠结),链本身的无序热运动阻止整个分子链向某一方向移动的势能也大,所以需要更高的温度才能引起分子问的相对位移。从加工成型来说,不希望相对分子质量大,否则会因加工温度高而影响产品质量。此外,相对分子质量分布对黏流温度也有影响。
外力因素
增加外力可以促进分子链重心有效位移,部分抵消链段的无序运动,有利于解除物理缠结,从而使温度降低。实际生产中常利用这一原理。例如,对黏流温度较高、黏度较大的树脂。在其注射成型中常用较大的注射力,冷却成型。延长作用力时间.同样也能促进分子重心位移,降低黏流温度。所谓冷流现象,就是高分子物料在自身重力的长期作用下发生分子链的位移。
高聚物的黏流温度是成型加工的下限温度,但温度过高,流动性太大,会造成工艺上的麻烦及制品收缩率过大,尤其严重的是可能引起树脂分解,直接影响成型加工制品的质量,所以高聚物的成型加工温度必须在黏流温度与分解温度之间。黏流温度和分解温度相距愈远,愈有利于成型加工。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 13:45
目录
概述
定义与应用
测定方法
特性
参考资料