塑料流动性怎么测
一.塑料流动性测量原理:
塑料的流动性对塑料成型过程非常重要,它是其充型能力衡量的重要依据。 由于热固性塑料和热塑性塑料在分子结构上的不同而导致成型性能有着较大的差别,常用拉西格流动指数来描述热固性塑料的流动性,用熔融指数来描述热塑性塑料的流动性。
二.步骤:
准备工作:课前阅读实验指导书;XNR-400AM熔体流动速率仪己由指导教师校准过水平,故主机不要随意移动;将熔体流动速率仪的专用工具箱打开,按实验指导书实验主要设备项所述内容清点,检查工具是否齐全、完好。
具体实验方法与步骤如下:
1. 将熔体流动速率仪左侧联接口模挡板的推拉杆向炉体内推入,从料筒的上端向下看去,可看到口模挡板已将料筒下端口径挡住约三分之一。
2.根据被测塑料品种及实验组项查表1,确定本实验某组实验中所列的工艺参数,用 普通小天平称出表中该组实验所需料重,置于工作台方便取料的位置;
3.从料筒的上端口装入口模,并用装料杆将其压到与口模挡板接触为止。
4.将活塞杆组件从料筒的上端口放入料筒中。
5.插上主机的电源插头,打开控制面板上的电源开关,电源指示灯亮,在XNR-400AM熔体流动速率仪的液晶显示屏上稳定地显示如下初始页,这表明主机进入可实验状态;
6.按下熔体流动速率仪面板上“菜单”键,液晶显示屏出现如下“菜单”页界面:
7.按下面板上数字键“1”,选择试验参数设置项,液晶显示屏进入“试验参数设置页” 界面:
操作者即可进行该组实验的工艺参数设定(参看表1),其设置方法如下:
a.在速率仪面板上按下数字键“1”,液晶显示屏上数字键1反白显示,表示选择温度设定项,此时可按面板键盘上数字键进行相应温度设置,输完温度数值后,按“确定”键,这时相应的数字将显示出来;如有输错,并未按“确定”健时,可按“取消”键重新输入。
b.在速率仪面板上按下数字键“2”,液晶显示屏上数字键2反白显示,表示选择刮料间隔时间的设定项,此时可按面板键盘上的数字键进行相应刮料切断间隔时间设置,输完按“确定”键,这时相应的数字将显示出来;如有输错,并未按“确定”健时,可按“取消”键重新输入。
c.在速率仪面板上按下数字键“3”,液晶显示屏上数字键3反白显示,表示选择刮料次数设定项,此时可按面板键盘上数字键进行相应刮料次数设置,输完按“确定”键,这时相应的数字将显示出来;如有输错,并未按“确定”健时,可按“取消”键重新输入。
d.在速率仪面板上按下数字键“4”,液晶显示屏上数字键4反白显示,表示选择施加载荷设定项,此时可按面板键盘上数字键进行相应载荷设置,输完按“确定”键,这时相应的数字将显示出来;如有输错,并未按“确定”健时,可按“取消”键重新输入。
f.在速率仪面板上按下数字键“5”,液晶显示屏上数字键5反白显示,表示选择刮料方式设定项,自动或者手动。需注意,如自动按数字键“1”即可(手动为2),无需按“确定”键。
8.工艺参数设定完成后,再按下面板上“菜单”键,回到“菜单页” 界面:
此时按下面板上数字键“2”,进入试验主页:
9.在此状态下按面板键盘上“启动”键,仪器开始升温。在此过程中,注意显示屏上显示的温度变化(从室温逐渐向设定试验温度升高),当温度稳定到相应的设定值后,注意主页右上角时间显示,并记录;恒温至少15分钟。
在加温过程中,可抽出一名同学把准备好的纱布撕成合适大小,部分缠在料筒清理棒上,以备后续清理时使用。(注意纱布不可缠得过厚,一层即可,防止直径过大,卡死在料筒里)。部分用来清理口模和其它相关工具。
10.恒温15分钟后,带上准备好的手套,取出活塞杆组件,将事先称量好的相应实验所需的塑料粒粉用装料斗以“小流”逐次装入料筒中并用装料杆压实,装料全过程要在1分钟内完成。然后,将活塞杆组件重新放入料筒中。加料过程中要注意的是:要保证料沿料斗顺畅进入料筒,一次不可过多,避免底部塑料熔融阻塞料斗。
11.装料完毕4分钟后,将该试验设定的标准规定试验负荷(参看表1)加到活塞杆组件上。
12.将取样盘放在出料口下方,当活塞杆下降到其上的下环形标记与导套的上表面齐平时,按下面板上“开始”键,刮刀将按所设定次数及取样时间间隔自动刮料。取样应在活塞杆上的上、下环形标记之间进行。
热塑性塑料指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料。我们日常生活中使用的大部分塑料属于这个范畴。加热时变软以至流动,冷却变硬,这种过程是可逆的,可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛,聚碳酸酪,聚酰胺、丙烯酸类塑料、其它聚烯侵及其共聚物、聚讽、聚苯醚,氯化聚醚等都是热塑性塑料。热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构,分子链之间无化学键产生,加热时软化流动.冷却变硬的过程是物理变化。
热塑性塑料又可再区分为泛用塑料、泛用工程塑料、高性能工程塑料等三类。
主要的热塑性塑料有聚乙烯(PE )、聚丙烯(PP )、聚苯乙烯(PS )、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,俗称有机玻璃 )、聚氯乙烯(PVC )、尼龙(Nylon )、聚碳酸酯(PC )、聚氨酯(PU)、聚四氟乙烯(特富龙, PTFE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET,PETE)等。用于测试的仪器称为熔体流动速率测定仪(又称熔融指数仪)
熔融指数是按照GB/T3682-2000、ASTM D1238-98标准,并参看JB/T5456、ISO1133等类似标准设计制造的用于测定热塑性塑料熔体体积流动速率(MFR)的仪器,测定熔体质量流动速率采用自动取样,天平称量的方式;然后根据公式计算出体积流动速率。测定的最终结果显示在仪器的液晶屏上,并由微形打印机输出。该仪器测量数据准确,操作简单,直观明了,性能稳定可靠,它适用于氟塑料、尼龙等工程塑料,也适用于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲醛(POM)、聚苯乙烯(PS)ABS 树脂、聚碳酸酯等熔融温度较低的塑料测定。FR熔融指数广泛应用于塑料生产、塑料制品、石油化工等行业及有关大专院校、科研单位、商检部门。
简单点说。就是用来衡量塑料流动性的一个参数。
在特定时间,特定压力下的流动性能
尼龙,聚乙烯,聚苯乙烯,聚丙烯,醋酸纤维素,聚(4)甲基戍烯;
流动性中等
聚苯乙烯系列树脂(如ABS、AS),有机玻璃,聚甲醛,聚苯醚;
流动性差
聚碳酸酯,硬聚氯乙烯,聚苯醚,聚砜,聚芳砜,氟塑料。
一、收缩率
热塑性塑料成型收缩的形式及计算如前所述,影响热塑性塑料成型收缩的因素如下:
(1)塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变化,内应力强,冻结在塑件内的残余应力大,分子取向性强等因素,因此与热固性塑料相比则收缩率较大,收缩率范围宽、方向性明显,另外成型后的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一般也都比热固性塑料大。
(2)塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。由于塑料的导热性差,使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。另外,有无嵌件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向,密度分布及收缩阻力大小等,所以塑件的特性对收缩大小、方向性影响较大。
(3)进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。直接进料口、进料口截面大(尤其截面较厚的)则收缩小但方向性大,进料口宽及长度短的则方向性小。距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。
(4)成型条件模具温度高,熔融料冷却慢、密度高、收缩大,尤其对结晶料则因结晶度高,体积变化大,故收缩更大。模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关,直接影 响到各部分收缩量大小及方向性。另外,保持压力及时间对收缩也影响较大,压力大、时间长的则收缩小但方向性大。注塑压力高,熔融料粘度差小,层间剪切应力小,脱模后弹性 回跳大,故收缩也可适量的减小,料温高、收缩大,但方向性小。因此在成型时调整模温、压力、注塑速度及冷却时间等诸因素也可适当改变塑件收缩情况。
模具设计时根据各种塑料的收缩范围,塑件壁厚、形状,进料口形式尺寸及分布情况,按经验确定塑件各部位的收缩率,再来计算型腔尺寸。对高精度塑件及难以掌握收缩率时,一般宜用如下方法设计模具:
①对塑件外径取较小收缩率,内径取较大收缩率,以留有试模后修正的余地。
②试模确定浇注系统形式、尺寸及成型条件。
③要后处理的塑件经后处理确定尺寸变化情况(测量时必须在脱模后24小时以后)。
④按实际收缩情况修正模具。
⑤再试模并可适当地改变工艺条件略微修正收缩值以满足塑件要求。
二、流动性
1、热塑性塑料流动性大小,一般可从分子量大小、熔融指数、阿基米德螺旋线流动长度、表现粘度及流动比(流程长度/塑件壁厚)等一系列指数进行分析。分子量小,分子量分布宽,分子结构规整性差,熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小,流动比大的则流动性就好,对同一品名的塑料必须检查其说明书判断其流动性是否适用于注塑成型。按模具设计要求大致可将常用塑料的流动性分为三类:
①流动性好 PA、PE、PS、PP、CA、聚(4)甲基戍烯;
②流动性中等 聚苯乙烯系列树脂(如ABS、AS)、PMMA、POM、聚苯醚;
③流动性差 PC、硬PVC、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。
2、各种塑料的流动性也因各成型因素而变,主要影响的因素有如下几点:
①温度料温高则流动性增大,但不同塑料也各有差异,PS(尤其耐冲击型及MFR值较高的)、PP、PA、PMMA、改性聚苯乙烯(如ABS、AS)、PC、CA等塑料的流动性随温度变化较大。对PE、POM、则温度增减对其流动性影响较小。所以前者在成型时宜调节温度来控制流动性。
②压力注塑压力增大则熔融料受剪切作用大,流动性也增大,特别是PE、POM较为敏感,所以成型时宜调节注塑压力来控制流动性。
③模具结构浇注系统的形式,尺寸,布置,冷却系统设计,熔融料流动阻力(如型面光洁度,料道截面厚度,型腔形状,排气系统)等因素都直接影响到熔融料在型腔内的实际流动性,凡促使熔融料降低温度,增加流动性阻力的则流动性就降低。模具设计时应根据所用塑料的流动性,选用合理的结构。成型时则也可控制料温,模温及注塑压力、注塑速度等因素来适当地调节填充情况以满足成型需要。
三、结晶性
热塑性塑料按其冷凝时无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型(又称无定形)塑料两大类。
所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时,分子由独立移动,完全处于无次序状态,变成分子停止自由运动,按略微固定的位置,并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。
作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定,一般结晶性料为不透明或半透明(如劲胜改性POM等),无定形料为透明(如劲胜改性PMMA等)。但也有例外情况,如聚(4)甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性,ABS为无定形料但却并不透明。
在模具设计及选择注塑机时应注意对结晶型塑料有下列要求及注意事项:
①料温上升到成型温度所需的热量多,要用塑化能力大的设备。
②冷却回化时放出热量大,要充分冷却。
③熔融态与固态的比重差大,成型收缩大,易发生缩孔、气孔。
④冷却快,结晶度低,收缩小,透明度高。结晶度与塑件壁厚有关,壁厚则冷却慢,结晶度高,收缩大,物性好。所以结晶性料应按要求必须控制模温。
⑤各向异性显著,内应力大。脱模后未结晶化的分子有继续结晶化倾向,处于能量不平衡状态,易发生变形、翘曲。
⑥结晶化温度范围窄,易发生未熔料末注入模具或堵塞进料口。
四、热敏性塑料及易水解塑料
(1)热敏性系指某些塑料对热较为敏感,在高温下受热时间较长或进料口截面过小,剪切作用大时,料温增高易发生变色、降解,分解的倾向,具有这种特性的塑料称为热敏性塑料。如硬PVC、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物,POM,聚三氟氯乙烯等。热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固体等副产物,特别是有的分解气体对人体、设备、模具都有刺激、腐蚀作用或毒性。因此,模具设计、选择注塑机及成型时都应注意,应选用螺杆式注塑机,浇注系统截面宜大,模具和料筒应镀铬,不得有*角滞料,必须严格控制成型温度、塑料中加入稳定剂,减弱其热敏性能。
(2)有的塑料(如PC)即使含有少量水分,但在高温、高压下也会发生分解,这种性能称为易水解性,对此必须预先加热干燥。