v0】.13
1997年 1月
高分子材料科学与工程
p()T Ⅷ IC MAT陬 1ALS SCIENCE AND EN GINEERING
No.1
Jan 1997
PMMA模塑料流变性能与挤出制板技术研究‘
f
刘学钢
(华屉化工新材料有限蟹司,无儡.214414)
摘 要
下r
用Ingaon 3211流变扭在模拟挤 出条件下.制定了4种牌号 PMMA摸塑料(中国Y l、德 国
7H、意太利9E、日本H^ )的表观粘度、流动活化能和流变曲线。考察了其熔俸属干非牛顿性的但塑
性流体,其熔俸的表观粘度与.温度的关系符告Arrl~nius规律。讨话了影响其流变性能的几种因素,
并联系井出成型的特点予以分析。因此所得蛄诗时PMMA摸塑料井出科板
工艺
钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程
有一定的指导意
义 。
美薯词 聚甲基丙烯酸甲醋 能
有机玻璃(PMMA)板材成型可采用模型浇
搬魂
可生
产光学性能优异和较厚板材,生产效率低,成本高。连续浇注法板材质量与模型浇注法接近,生
产效率较高、成本也较高。连续挤出法板材外观和性能可与浇注板比美,仅热变形温度和硬度
略低.但不影响一般使用,它的生产效率最高,成本最低。自1984年以来,我国各地厂家相继从
意大利、德国、日本等引进了挤板机生产线.用PMMA模塑料连续挤出生产板材。本工作(完成
于 l986年)是在模拟挤出条件下,选用当时国内新型先进材料—— YM-1挤出型有机玻璃模
塑料”.并与国外 3个有代表性的牌号相比较.对其流变性能进行了研究,获得了一系列
参数
转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应
,
并联系挤出成型的特点予以分析 因此所得结论耐挤出制板工艺有一定的指导意义。
1 实验部分
1.1 原料
YM-1:中国晨光一安利化工厂产品。PlexigIas-7H;德国Rohmgmbh公司产品。Vedril一9E:意大
利 Montedi~on公司产品。Delpet-HA:日本旭化成工业公司产品。一般 PMMA的玻璃化温度
=105 C、熔融温度 =160 C、分解温度Td=270 C。
1.2 仪器
Instron 3211型流变仪。
· 本文已在 1993年第四屈全国藏变学学术台设上发表井收入沧文集‘藏变学进展》 收穑目期一1995~03-2l;恪改稿
收弱日期:1995—06—0s
·
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高分子材料科学与工程
I.3 实验方法和数据处理
装好选用的毛细管(i"-/扛 40.扛 0.1273),调节温度控制仪,使料筒达到所需的温度,然后
将横塑料故人料筒中压实,恒温 3 ncgn,启动机械传动部分,使柱塞杆以规定的速度(O.Oz~6
mm/m~n)插人辩筒中,挤出模塑料熔体,使其通过毛细管挤出,测出压力平衡时的挤出力。数据
按下式处理:
‘剪切应力: f一口 口L (sI1) (1)
剪切速率: ,一 口v/75d (Pa) t2)
表观枯度: 一f/ (Pa·s) (3)
式中d为毛细管内径(cm){D为辩筒内径(cm);
为毛细管长度(cm);F为柱塞杆挤出力(kg){ j。
为柱塞杆速度(ram/s)。率实验所用毛细管长
径比为40,因此所得数据皆未进行Bayl&y校正 ”
· I.1
与Rabi~owitsch校正。
2 结果与讨论
2.1 水分对粘鹰的影响
用YM_1在温度 100℃.真空1~4 mr k
条件下,分别烘 1 2、3、4、5 h,在温度 230℃作
漉变实验。作出粘度一褂I干时间曲线(Fig.1),由
此可见,烘干时间越长,水分越少,粘度越大。烘
4 h后粘度基率不再变化。7H、9E、HA有类似情
况(圈略),因此下面实验所用料皆烘4 h。一般
d^ 模塑料皆台有一定水分(0.3%~0.
4 ),因此成型加工前应予以干燥处理。
2。2 漉动曲线比较
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Fig.2为4种牌号的m愈d^ 模塑料在230 C时的流动曲线。由此可见,在所测剪切速率范
围内剪切速率一定时,粘度最小的为HA,然后依次为YM-1、7H、9E。即流动性能最好的是HA,
然后依次为 YM·1、7H、9E。说明YM-1比7H.9E易挤出成型。
2.3 曹切速率对粘魔的髯晌
Fig.3~R g-6为4种牌号的PIVgvIA在不同温度下的流动曲线 由此可见,在一定的温度
时,随着剪切速率的增大,粘度降低。这说明PIVgvIA属于非牛顿型假塑性流体。在 10z S--1范
围内,粘度隧,的增大下降较快}当 10 SI1时,各点温度的粘度皆为同一数量级,此时剪切
速率对牯度的影响大于温度对粘度的影响。挤出加工时的剪切速率一般为10~10 s1 。因此
PlVnkiA挤出成型时可以适当提高挤出速率来实现增大剪切速率从而降低其粘度,且挤出速率
应保持恒定。 ’
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第 1期 剖学铜 PMMA模塑料慌变性能与挤出制楹拄庳研究
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I:200 C-2 J 210 C;3:230lc- 1t 2.3。4t 5·6 a8 n F 3
{ 24O C 5:250 C f 6}260 C
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4:240 CI 5l 250 C{6:26O C
2.4 剪切应力对粘度的影响
Hg.7为YM一1在不同温度时 ~f的关系
曲线。由此可见,在一定的温度时,随剪切应力
的增大。粘度障低,并且比剪切速率增大下阵得
更加急剧,尤其是当f>2×10 时,剪切应力
增大,粘度急剧下降几个数量级。7H、9E、HA有
类似情况(图略)。因此 P量毋d6挤出成型时,应
保持挤出力的稳定来实现剪应力的稳定,才能
控制不变的挤出量。
2.5 温度对粘麈的影响
由Fig.3~Fjgt 6可见,温度越高,非牛顿性
下降,反之,温度越低非牛顿性越明显。这说明
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I.Z。3t 4·5,6 s 3.
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1.2.3,4t 5.6 【nKg 3.
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高分子材料科学与工程
温度较低时,高分子运动不够活跃,弹性效应变得突出,从而更加引起非牛顿运动 相同剪切速
率的粘度随温度升高而降低。但随剪切速率的增大.在某一恒定剪切速率时,不同温度的粘度
下降相对程度逐渐碱小。由Fig.7可见,恒定剪切应力的牯度随温度升高而急剧降低 但随剪
切应力的增大,在某一相同剪切应力时.不同温度的牯度下降相对程度基本相同。由于实验温
度了1远高于 (105℃),因此这些现象皆可以由Arrhenius规律(见下式)来说明
一 K exp(E/RD (4)
式中 为聚合物的粘度(Pa·s);K为与聚合物的特征有关的常数;E为聚合物的流动活化能
(kJ/too1);尺为气体常数}T为绝对温度。
由式(4)可得: E一 19.15 lg( / )/(1/ 一 1/ ) (5)
或 ig 一lgK+日,19.15了’ (6)
由式(5)与 ~ 的关系图和 ~r的关系圈可末得E(Tab.1和Tab.2)。流动活化能的大小
反映了温度对牯度影响的大小。E趣大,温度对粘度的影响越大;反之越小。如果E是在某一恒
定的剪切速率下求得的,则E随剪切速率的增大而减小。因此随剪切速率的增大,在某一恒定
的剪切速率时,不同温度的粘度下降相对程度逐渐赋小。如果E是在恒定的剪切应力下求得
Tab.1 ThetttaUonI~twtcnE and 0flhe
severaltrademad~
的,则E随剪切应力的增大基本不变 医此剪
切应力的增大,在某一恒定的剪切应力时,不同
温度的粘度下降的相对程度基本不变。
另外,由 ~ 的关系图和 ~r的关系图
可作 晷8。由此可见,这些直线符台式(6),因
此直线的斜率可比较流动活化能的大小。直线
的斜率越大,流动活化能越大,反之越小 由
~ l/T的关系图和式(6)也可求出E 总之,魂
动活化能最大的是 Yl l,;ll!;后依次为 9E、7H、
HA 由于 4种牌号 PMMA的流动活化能皆比
较大,因此挤出成型时可适当提高温度来降低
其粘度且温度应保持恒定。
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第 1期 刘学铜一PMMA模塑辩武变性馆与挤出制板技术研究
2.6 压力对粘度的影响
根据聚合物熔体牯性流动的自由体积理
论,自由体积越大,流体越容易流动,粘度则越
小,反之越大。温度升高会使自由体积增大,压
力增大会使自由体积减小。迄今为止,关于压力
对聚合物熔体粘度的影响定量数据不很多。从
定性上讲,粘度随压力的增加成线性关系增加
或略快于压力增加的速率,PMMA的牯度与压
力的关系见R 9。由此可见,PMMA的粘度是
随压力的增加成线性关系增加 因此挤出成型 .
时,挤出压力应保持恒定,才能控制不变的挤出 Fig.
量。当挤出物的模具确 后,挤出力则决定了挤出压力。
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The tzlmlon hetwztn hoI ty and 口 g^I履
(mIdcr~oltl~ttnt t哪 snd ∞ )
参 考 文 献
l Nielsen L E Polymer Rheology.Marcel DeId r.1977
2 金日光(JinRiguang).塑料 (Suliao),增刊 (z即gkan),1980,(总35):101~121
3 昊德珍 (Wu De,hen),壹日光 (JinRiguang).塑料 (Sufiao),1979,8(总30);l~9
STUDIESONRIIE,OLOGICALPROPERTIESAND EXTRUO~G
PLA1E删 Om GY oF PⅢ A M0LD G lOWDER
LiuXuegang
(/-L~/en NewCtem/ca'MaeHdz碰 Wuz/)
ABSTRACF
The apparent viscosity.viscous flow activation energy and rheological calves of 4 trademark
PMMAmolding powder(YM-1 madeinChina,9EmadeinItaly,7HmadeinGerman,HAmade in
Japan)Veers determined with instron 321l rheometer Over simulated eontinous extruding condition.
Some[actors aftecting the rheologicaI properties of PMMA were discussed.'I'hey wefe analysed to
contact、Ⅳith features of continotm extruding plate.Therefore.the conclusion would be useful and
important for the extruding process。f PMMA p1a .
Keywords PMMA,rheological properties,extruding plate
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