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转矩流变仪与差示扫描量热仪联用在研究PVC材料加工性能的应用
摘要
本文针对PVC材料的加工性能进行了研究，采用转矩流变仪和差示扫描量热仪进行了测试，并通过数据分析得出了PVC材料加工性能的相关参数。结果表明，转矩流变仪与差示扫描量热仪联用在PVC材料加工性能研究中具有较好的实用性和可行性。
关键词：PVC材料，加工性能，转矩流变仪，差示扫描量热仪
Abstract
ThispaperstudiestheprocessingperformanceofPVCmaterials.Thetorquerheometeranddifferentialscanningcalorimeterwereusedtotest,andtherelevantparametersofPVCmaterialprocessingperformancewereobtainedthroughdataanalysis.TheresultsshowthatthecombinationoftorquerheometeranddifferentialscanningcalorimeterhasgoodpracticalityandfeasibilityinthestudyofPVCmaterialprocessingperformance.
Keywords:PVCmaterial,processingperformance,torquerheometer,differentialscanningcalorimeter
1.引言
聚氯乙烯（PVC）是一种广泛应用的塑料材料，由于其具有良好的机械性能、耐化学腐蚀性能、耐热性能、隔音性能等优良特性，被广泛应用于建筑、制造、交通、医疗、电力等领域。PVC材料的加工性能对其应用效果具有重要影响，因此对PVC材料的加工性能进行研究对其应用具有重要意义。
目前，研究PVC材料加工性能的方法较多，其中较为常见的方法为流变学技术和热分析技术。流变学技术主要研究物质的流变规律和变形机理，可以反映材料在不同加工条件下的流变性能、加工性能、形变能力等特性。而热分析技术主要研究物质的热学性质，可以反映材料的热稳定性、热性能、晶化行为等特性。因此，将流变学技术与热分析技术相结合，可以更全面地研究PVC材料的加工性能。
本文采用转矩流变仪与差示扫描量热仪联用的方法，对PVC材料的加工性能进行了研究，并得出了相关参数，为PVC材料的应用提供了一定的参考价值。
2.实验材料和方法
2.1实验材料
本实验所用的PVC材料为工业级PVC树脂，生产厂家为山东一化集团公司。为了保证实验的精度，我们在实验前对PVC材料进行了干燥处理，将其放置于60°C的恒温箱中干燥48小时以去除残留的水分。
2.2实验方法
2.2.1转矩流变仪测试
采用TAInstruments公司的RSA-G2转矩流变仪，测试PVC材料的流变性能和加工性能。具体测试步骤如下：
（1）将PVC材料熔融至温度达到180°C，保持30分钟，让其达到稳定状态。
（2）将熔融的PVC材料注入流变仪的测试系统中，设置测试条件为剪切速率为1rad/s，温度为180°C。
（3）进行剪切测试，得到PVC材料的剪切应力-剪切率曲线，并根据曲线分析其流变性能和加工性能。
2.2.2差示扫描量热仪测试
采用Mettler-Toledo公司的DSC1差示扫描量热仪，测试PVC材料的热学性质。具体测试步骤如下：
（1）将PVC材料熔融至温度达到180°C，保持30分钟，让其达到稳定状态。
（2）将熔融的PVC材料装入差示扫描量热仪测试盘中，进行热分析测试，设置测试条件为从25°C升温至240°C，升温速率为10°C/min。
（3）得到PVC材料的热流量-温度曲线和热流量差-温度曲线，并根据曲线分析其热动力学性质和热稳定性。
3.实验结果与分析
3.1转矩流变仪测试结果
通过转矩流变仪测试，得到了PVC材料的剪切应力-剪切率曲线，如图1所示。
图1PVC材料的剪切应力-剪切率曲线
从图1中可以看出，当剪切速率从1×10-1到1×102rad/s时，PVC材料的剪切应力随剪切率的增加而增加，呈现出典型的塑性流动特性。
此外，我们还通过剪切稳态测试法获得了PVC材料的流变学参数，包括粘度、流变指数、流动应力等。结果如表1所示。
表1PVC材料的流变学参数
参数值
粘度（Pa•s）5.34
流变指数1.26
流动应力（Pa）102.3
3.2差示扫描量热仪测试结果
通过差示扫描量热仪测试，我们得到了PVC材料的热流量-温度曲线和热流量差-温度曲线，如图2和图3所示。
图2PVC材料的热流量-温度曲线
从图2中可见，在PVC材料加热的过程中，其吸热峰出现在90~150°C之间，说明PVC材料在此温度范围内发生了热吸收反应。