影响粘度的几个因素.doc

影响粘度的几个因素

粘度是聚乙烯加工性最重要的基本概念之一，是对流动性的定量表示，影响粘度的因素有熔体温度、压力、剪切速率以及相对分子质量等，下面分别叙述。
（1）温度的影响
由前面的分析已经知道，聚乙烯的粘度是剪切速率的函数，但是，聚乙烯的粘度同时也受到温度的影响。所以，只有剪切速率恒定时，研究温度对粘度的影响才有实际意义。一般说，聚乙烯熔体粘度的敏感性要比对剪切作用敏感强。研究表明，随着温度的升高，聚乙烯熔体的粘度呈指数函数方式下降。这是因为，温度升高，必然使得分子间，分子链间的运动加快，从而使得聚乙烯分子链之间的缠绕降低，分子之间的距离增大，从而导致粘度降低。易于成型，但制品收缩率大，还会引起分解，温度太低，熔体粘度大，流动困难，成型性差，并且弹性大，也会使制品的形状稳定性差。
但是不同的聚乙烯粘度对于温度的程度不同。聚甲醛对温度的变化最不敏感，其次是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯，最敏感的要数乙酸纤维素，表1中列出了一些常用聚乙烯对于温度的敏感程度。非常敏感的聚乙烯，温控十分重要，否则粘度较大变化，使操作不稳定，影响产品质量。

在实用中，对于温度敏感性好的熔体，可以考虑在成型过程中提高聚乙烯的成型温度来改善聚乙烯的流动性能，如PMMA、PC、CA、PA。但是对于敏感性差的聚乙烯，提高温度对于改善流动性能并不明显，所以一般不采用提高温度的办法来改进其流动特性。如POM和PE、PP等非极性聚乙烯，即使温度升幅度很大，粘度却降低很小。还有，提高温度必须受到一定条件的限制，就是成型温度必须在聚乙烯允许的成型温度范围之内，否则，聚乙烯就会发生降解。成型设备损耗大，工作条件恶化，得不偿失。利用活化能的大小来表达物料的粘度和温度的关系，有定量意义。表2为一些聚乙烯在低剪切速率下的活化能。

（2）压力的影响
聚乙烯熔体内部的分子之间、分子链之间具有微小的空间，即所谓的自由体积。因此聚乙烯是可以压缩的。注射过程中，聚乙烯受到的外部压力最大可以达到几十甚至几百MPa。在此压力作用下，大分子之间的距离减小，链段活动范围减小，分子间距离缩小，分子间的作用力增加，致使链间的错动则更为困难，表现为整体粘度增大。
但是不同聚乙烯在同样的压力下，粘度的增大程度并不相同。聚苯乙烯（PS）对于压力的敏感程度最高，即增加压力时，粘度增加得很快。高密度聚乙烯与低密度聚乙烯相比，压力对粘度的影响较小，聚丙烯受压力的影响相当于中等程度的聚乙烯。
增加压力引起粘度增加这一事实表明，单纯通过增加压力去提高聚乙烯熔体的流量是不恰当的。过高的压力不仅不能明显地改善流体的填充，而且由于粘度的增加，填充性能有时还会有下降的可能，不仅造成过多的功率损耗和过大的设备磨损，还会引起溢料和增加制品内应力等弊病。此外，压力过高，还会出现制品变形等注塑缺陷，导致功率的过度消耗。但压力过低则会造成缺料。
结合温度对于粘度的影响可以发现，在聚乙烯的正常加工参数范围内，增加压力对聚乙烯熔体粘度的影响和降低温度对于聚乙烯粘度的影响效果相似。例如对于很多聚乙烯，当压力增加到100MPa时，其粘度的变化相当于降低温度30～50℃的作用。
（3）剪切速率的影响
随着剪切速率的加大，聚乙烯的粘度一般降低。但在剪切速率很低和很高的情况下，粘度几乎不随剪切速率变化而变化。
在温度和压力一定前提下，不同聚乙烯粘度降低程度不相同。或者说，尽管大多数聚乙烯熔体的粘度是随着剪切速率的增加而下降的，但是不同的聚乙烯对剪切速率（切应力）的敏感程度是不一样的。
几种常用聚乙烯的粘度对于剪切速率的敏感性如表4所示。
这一点对使用的启示是：在一定的剪切速率范围内，提高剪切速率会显著降低聚乙烯的粘度，改善其流动性能。尽管如此，宁可选择在熔体粘度对剪切速率不太敏感的范围进行工艺调整，否则因为剪切速率的波动，会造成加工不稳定和聚乙烯制品质量上的缺陷。
（4）聚乙烯结构的影响
对于聚乙烯，在给定温度下，随着相对平均分子质量的增大，聚乙烯的粘度增大。相对分子质量越大，分子间作用力越强，于是粘度也高。
聚乙烯的相对分子质量越小，粘度对于剪切速率的依赖程度越小；分子量越大，粘度对于剪切速率的依赖程度越大。分子量分布宽的树脂和双峯分子量分布树脂熔体粘度低和加工性优良。因为低分子量链部分有利于提高树脂熔体流动性。
（5）低分子量添加剂的影响
低分子可降低大分子链间的作用力，起“润滑”作用因而使熔体粘度减少，同时降低了粘流化温度。如加入增塑剂和溶剂，使树脂易于充模成型。

常用聚乙烯改进流动性能的方法
提高螺杆速度
选非结晶型牌号
提高温度

HSHMPE纤维的溶解包括预溶胀和溶解两个过程，其最佳溶胀温度与溶剂性质有关，且充分溶胀需要一定时间。溶液粘度随聚乙烯质量分数的提高或溶液温度的降低而升高，且溶液粘流活化能随聚乙烯质量分数的升高而升