一、测量原理
A、质量法:
- 基于在规定的温度和压力下,在一定时间内挤出的聚合物熔体的质量来计算熔体流动速率。在测试过程中,将一定量的塑料颗粒或粉末放入仪器的料筒中,加热使其熔化。然后通过施加规定的压力,使熔体从标准口模挤出,在规定的时间(通常是 10 分钟)内收集挤出的熔体,用天平称量其质量。熔体流动速率(MFR)的计算公式为
质量法计算公式
,其中是挤出物的质量(g),是切取时间间隔(s)。例如,在 10 分钟内挤出的熔体质量为 5g,则熔体流动速率为
B、体积法:
- 是通过测量在规定条件下,一定时间内挤出的聚合物熔体的体积来确定熔体流动速率。同样是将塑料原料加热熔化后,在特定压力下使熔体从口模挤出,不过这里是采用特殊的装置(如活塞位移传感器等)来测量挤出熔体的体积。计算公式为
体积法计算公式
,其中是挤出物的体积,是切取时间间隔(一般也是 10 分钟)。
二、测量设备结构差异
A、质量法:
- 设备主要包括料筒、口模、加热装置、负荷装置和称量装置。料筒用于容纳塑料原料,加热装置确保原料在合适的温度下熔化,负荷装置提供稳定的压力使熔体挤出,称量装置用于准确称量挤出的熔体质量。其结构相对简单,称量装置是关键部分,通常要求精度较高的天平来确保质量测量的准确性。
上海和晟 HS-XNR-400A 按键款质量法熔体流动速率测试仪
B、体积法:
- 除了料筒、口模和加热装置等基本部件外,关键在于有精确的体积测量装置。这可能包括高精度的位移传感器或者带有刻度的活塞装置等,用于测量熔体挤出过程中活塞的位移,从而计算出熔体的体积。设备的精度要求更多地体现在体积测量部分,对结构的密封性等也有较高要求,以确保测量的熔体体积准确
上海和晟 HS-XNR-400B 体积法熔体流动速率测试仪
三、测试结果的表示和应用场景差异
- 结果表示:
A、质量法:结果以质量为单位表示,如,它直接反映了在规定时间内熔体的质量流出情况,比较直观地体现了材料在质量方面的流动性。
B、体积法:结果以体积为单位表示,如,更侧重于体现熔体在体积流动上的特性。
三、应用场景:
A、质量法:在塑料加工行业应用广泛,特别是对于以重量为主要衡量指标的生产过程。例如在注塑成型过程中,通过质量法测量的熔体流动速率可以帮助确定合适的注塑参数,因为注塑过程中塑料的用量通常是按照质量来控制的。而且在质量控制环节,通过对比不同批次产品的质量法熔体流动速率,可以很好地监控产品质量的一致性。
B、体积法:在一些对材料体积变化较为敏感的研究和应用场景中有优势。比如在研究聚合物在不同温度和压力下的膨胀和流动特性时,体积法能够更直接地提供熔体体积变化的信息。在一些特殊的挤出工艺中,如要求精确控制材料体积挤出的情况,体积法测量的熔体流动速率数据更有指导意义。
四、测量精度和误差来源的不同
- 精度方面:
A、质量法:精度主要取决于天平的精度和操作人员切取挤出物的准确性。如果天平精度不够高,或者在切取挤出物过程中有质量损失(如熔体飞溅等情况),会影响测量精度。一般来说,高质量的天平可以使质量法的测量精度达到较高水平,例如精度可以达到。
B、体积法:其精度主要受体积测量装置的精度影响。如位移传感器的精度、活塞与料筒之间的间隙等因素都会对体积测量产生影响。体积法的精度也可以很高,但相对来说更容易受到设备结构和环境因素的影响,例如温度变化可能导致设备部件的膨胀或收缩,进而影响体积测量的准确性。
- 误差来源:
A、质量法:主要误差来源包括熔体在挤出过程中的质量损失(如氧化、飞溅等)、切取时间的误差(如果时间控制不准确)、天平的零点漂移和称量误差等。例如,在高温下挤出的熔体如果接触空气时间过长,可能会发生氧化反应,导致质量变化,从而引入误差。
B、体积法:误差主要来自体积测量装置的不准确(如位移传感器的线性误差、活塞运动的摩擦阻力变化等)、熔体的不均匀性(可能导致体积测量不准确)以及温度和压力控制的不精确(因为体积与温度和压力密切相关)。例如,如果温度控制不稳定,熔体的粘度会发生变化,从而影响挤出体积,产生误差。