德国NETZSCH研究级毛细管流变仪

流变性能会影响材料工艺的各个阶段——从配方研发，加工稳定性到产品性能。毛细管流变仪以双孔料筒作为标准方法，可以进行绝对剪切粘度测量，并同时计算延展（拉伸）粘度。

测量特性

非牛顿流体剪切相关行为的黏度剖面，用来模拟加工或使用条件

用于材料分类的粘弹性指纹，以确定类固体或类液体行为的程度

优化和评估分散稳定性

油漆和涂料的触变性测定，评估产品应用和最终成品质量

聚合物分子结构对材料粘弹性的影响，从而影响材料加工以及使用。

确定食品和个人护理产品的测量标准，以提高挤出或扩散能力

粘接或胶凝系统的固化成型

药物，特别是生物药

德国NETZSCH研究级毛细管流变仪

应用实例

几十年来，耐驰在应用方面积累了海量的经验。我们希望能通过这些经验，抛砖引玉，为客户的实际应用带来启发。

聚合物加工过程中分子结构与流变特性的变化

聚苯乙烯（PS）与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是两种使用广泛的合成聚合物。不管PS还是PMMA，熔融与模塑都是这些聚合物需要经受的常规工艺。因此理解它们在这类工艺处理中性能会发生怎样的变化十分重要。本应用案例在模拟模塑的情况下，研究了这两种聚合物对模塑应力的响应，描述了当PS与PMMA样品被重复地挤出通过毛细管流变仪时，发生的分子与流变性能的变化。使用毛细管流变仪测量了熔体粘度的改变 PS与PMMA样品各一。挤出通过 Rosand RH10 毛细管流变仪。PS样品在200℃下运行，PMMA样品则在230℃下运行。两种样品的挤出过程均使用了从20到2000 s-1 的剪切速率表。在收集样品后，再次挤出通过流变仪，如此重复四次。由此，对于每种聚合物各收集了五个样品，分别为原始聚合物、以及经受过四次流变循环的材料，将这些样品溶解在THF中，浓度2-5mg/ml。使用两台马尔文T6000M混合床SVB柱对样品进行分离，并使用马尔文OMNISEC系统（包含折射率指数RI、UV-Vis、小角光散射LALS、粘度计IV四种检测器）进行分析。 图1显示了两种聚合物的粘度随剪切速率的降低现象，它们经历剪切变稀，在重复挤出循环中，这一行为并无太大改变。 现在仅对低剪切速率（20 s-1）下的粘度进行对比。该值对分子量与分子结构的改变更敏感，看起来似乎在这一剪切速率下，分子量的细微的差异并不会显著地影响PS的熔体粘度（图2左）。然而，在该剪切速率下，可以观察到PMMA样品熔体粘度的小的变化趋势（图2右）。随着每一通过流变仪的循环，PMMA样品的熔体粘度似乎略微增加，这与分子量的增大同步发生。选择该剪切速率进行比较，是因为零剪切粘度强烈地与样品的分子量相关，而20 s-1是该测试所及的 ZUI低剪切粘度。如需在更低的剪切速率下测量粘度，可以使用Kinexus旋转流变仪。 本应用实例的结果展示了使用多种聚合物表征工具表征聚合物性质的优点，以及不同的聚合物是如何对相同的处理工艺有着不同的响应。 PS样品显示了在聚合物经受模塑工艺时，其典型地可以期待的降解方式。经观察发现，在通过流变仪的每一循环之后，它的分子量非常稳定地下降。它的结构不受影响。虽然这些变化非常微弱，在流变测量结果中并不显著，但很明显这些变化将会缓慢地改变制造的模塑部件的性能表现，在此情况下，可能造成最终产品质量下降。另一方面，PMMA显示了相当不同的行为。与PS不同的是，PMMA分子量在模塑过程中实际增加，这可能是由于高分子链的交联所致。这一效应导致熔体粘度的轻微增加。这可能导致由于对模压的阻碍增大，模塑部件超出指标。