流变

AddYourCompanySlogan碳酸钙晶须对聚合物流变性能的影响Logo研究背景Contents123结论4复合体系流变性能的测试结果与分析研究背景Logo背景•CaCO3晶须的优势：碳酸钙晶须是近年来出现的一种新型的低成本针状材料,同其它晶须材料类似,其结晶形式为单晶,体内几乎没有缺陷,所以具有高强度、高模量、优良的耐热与隔热性能,一般用作填料对聚合物进行增强和增韧,还可以提高制品的表面光洁度、耐磨性能。CaCO3晶须比目前研究、应用较多的钛酸钾晶须便宜,具有更高的经济价值。Logo背景•研究现状：目前国内对晶须材料的研究多集中在对聚合物复合体系的力学性能的研究上,而其对聚合物的流变性能影响上的研究较少。流变性能对决定聚合物成型加工的工艺参数有重要指导作用,聚合物添加填料后流变性能会发生不同程度的变化。因此,研究聚合物／CaCO3晶须复合物的流变性能对更好利用CaCO3晶须有重要意义。本文研究了CaCO3晶须填充三种聚合物基体(PP,PVC以及HDPE)时,对复合体系流变性能的影响,同时还将其与轻质碳酸钙和钛酸钾晶须作了对比,观察了使用钛酸钾晶须与轻质碳酸钙填充三种聚合物基体时对它们的流变性能的影响规律,从而进一步探究CaCO3晶须的优良特性。Logo复合体系流变性能的测试Logo•实验：采用德国HAAKE公司RC-90流变仪进行。按配方将PP、PVC及HDPE分别与CaCO3晶须、K2TiO3晶须、轻碳酸钙混合，经过螺杆的压实，挤压到圆柱的模头内，经过毛细管挤出。通过测量熔体从毛细管流出的速率与时间之间的关系,就可以得到所测熔体的流变性能数据。Logo•原理:聚合物熔体在毛细管中的流动是典型的剪切流动,可以用下面的一组方程来描述熔体的特征:η=τ／γnη—熔体粘度(Pa·s)τ—剪切应力(Pa)γ—剪切速率（s-1）n—粘度的幂指数,又称非牛顿因子ηa=τw／γanηa—熔体的表观粘度(Pa·s)τw—毛细管内壁处的剪切应力(Pa)γan—表观剪切速率（s-1）Logoγan=4Q／(πR3)Q—熔体的体积流率(m3／s)R—毛细管的半径（m）只要测量到聚合物熔体在流动过程中的剪切速率以及所受到的剪切应力,就可以计算出它们的粘度值。需要说明的是剪切应力的测量比较复杂,一般是先测量毛细管内的熔体压力,然后计算熔体所受到的剪切应力。Logo由于毛细管尺寸比较小,无法测量其内部熔体的压力值,在计算中是用测量的毛细管入口处压力值来代替管内的熔体压力。因为毛细管入口处压力与毛细管内的熔体压力之间存在一定的差别,需要进行入口校正。校正一般采用Bagleg方法,校正后毛细管内壁处的剪切应力为:τw=ΔpR／2(L+N/eR)Δp—毛细管两端的压力值L—毛细管的长度e—Bagleg入口校正系数Logo结果与分析LogoLogo图表分析聚合物基体／碳酸钙晶须复合体系聚合物基体／钛酸钾晶须复合体系聚合物基体／轻质碳酸钙晶须复合体系聚合物基体／碳酸钙晶须复合体系Logo图1PP为基体时碳酸钙晶须的填充量对流变性能的影响（180℃）图2HDPE为基体时碳酸钙晶须的填充量对流变性能的影响（130℃）图3PVC为基体时碳酸钙晶须的填充量对流变性能的影响（150℃）聚合物基体／钛酸钾晶须复合体系图1PP为基体时钛酸钾晶须的填充量对流变性能的影响（180℃）图2HDPE为基体时钛酸钾晶须的填充量对流变性能的影响（130℃）图3PVC为基体时钛酸钾晶须的填充量对流变性能的影响（150℃）Logo聚合物基体／轻质碳酸钙晶须复合体系Logo图1PP为基体时轻质碳酸钙晶须的填充量对流变性能的影响（180℃）图2HDPE为基体时轻质碳酸钙晶须的填充量对流变性能的影响（130℃）图3PVC为基体时轻质碳酸钙晶须的填充量对流变性能的影响（150℃）Logo从这九个图中可以观察到:由三种基体聚合物与三种填充材料交叉组成的九种体系,它们的表观粘度值随剪切速率的增加而持续下降,表现出明显的假塑体特性。而且在所研究的低剪切速率范围内,都比较好地符合幂律变化。由公式可得：lgηa=lgτw-nlgγa据图可得相应复合体系的非牛顿指数n值.利用所得n值可以得到表1、表2、表3。下面的三个表格分别列出了当使用碳酸钙晶须、钛酸钾晶须以及轻质碳酸钙作为填料时,对三种不同基体进行改性时得到的复合体系的非牛顿指数n的大小,同时还给出了进行线性回归计算时所得到的直线的相关系数R的值。R的大小表征了线性回归的可靠程度。LogoLogo从上面三个表中,首先可以看到,进行线性回归时,所有直线的相关系数R均接近1,表明拟合直线的相关性非常好,复合体系熔体的流动特性在所研究的剪切速率范围内很好的符合幂律规律,表明无机填充材料的引入导致熔体的非牛顿性增加。但是将三种不同的填充材料进行仔细的对比后可以发现,使用碳酸钙晶须或者钛酸钾晶须作为填料时,非牛顿指数n的下降程度要明显低于使用轻质碳酸钙时的下降幅度。这表明在填充量大体相当下,晶须对聚合物基体的流动性影响要小的,使得复合体系的流动特性偏离牛顿流体的程度也小得多。Logo结论Logo对比填充晶须和轻质碳酸钙的复合体系的流变性能后发现，两种晶须材料对复合体系的流变性能的影响明显优于填充轻质碳酸钙的体系。在相同的体系的粘度值较低，熔体偏离理想的牛顿流体的程度也较小。另外，由于碳酸钙晶须较钛酸钾晶须具有较低的成本优势，在生产实践中可以大批量的投入生产，可以预见碳酸钙晶须具有更广阔的应用前景。LogoAddYourCompanySlogan谢谢观看！