技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測(cè)試高聚物平臺(tái)模量的方法，更加具體地說(shuō)，涉及在一定的線性粘彈條件下，通過(guò)測(cè)量聚合物熔體在降溫過(guò)程中復(fù)合模量G^*和相位角δ的變化情況，進(jìn)而得到其相位角δ對(duì)復(fù)合模量G^*的變化曲線，從而得到聚合物的平臺(tái)模量G_N。

背景技術(shù)：

隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展,高分子材料得到了廣泛的應(yīng)用，無(wú)論是在日常生活中還是在航天航空等高精尖技術(shù)領(lǐng)域，高分子材料都是不可或缺的，高分子材料制品的加工和成型對(duì)其應(yīng)用具有重要意義，因此高分子熔體流動(dòng)行為的研究對(duì)其加工至關(guān)重要。

流變學(xué)測(cè)試是通過(guò)給聚合物等流體施加一定的流場(chǎng)，進(jìn)而測(cè)定其在特定流場(chǎng)下流變響應(yīng)的表征方法，對(duì)于了解聚合物等流體中的結(jié)構(gòu)信息和加工過(guò)程中材料的流動(dòng)行為及其控制具有重要意義。如可以通過(guò)流變測(cè)試獲得聚合物流體的vGP圖，進(jìn)而分析得出聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量大小及其分布的信息。vGP圖通常是在線性粘彈范圍內(nèi)對(duì)聚合物流體進(jìn)行頻率掃描，取其相位角δ對(duì)相應(yīng)的復(fù)合模量G^*作圖而得到，vGP圖中包含了很多關(guān)于被測(cè)試測(cè)量的分子結(jié)構(gòu)方面的信息。在線性聚合物中，vGP圖的典型特征是隨著復(fù)合模量G^*從小到大，相位角δ逐漸減小，而在經(jīng)過(guò)一個(gè)極小值后又逐漸增大，該vGP圖中相位角極小值δ_min所對(duì)應(yīng)的復(fù)合模量G^*即等于該聚合物流體的平臺(tái)模量G_N。因此，為了能夠獲得足夠的復(fù)合模量的數(shù)值范圍，以得到相位角極小值δ_min，一般需先測(cè)量不同溫度下的頻率掃描曲線，通過(guò)時(shí)溫疊加實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)試頻率范圍的擴(kuò)展，由時(shí)溫疊加得到的主曲線得到樣品比較完整的vGP圖，進(jìn)而得到樣品的平臺(tái)模量G_N，由此帶來(lái)諸多操作上的不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種動(dòng)態(tài)流變條件下測(cè)量聚合物流體的平臺(tái)模量的簡(jiǎn)便方法，具體是在一定的溫度范圍內(nèi)，控制一定的頻率和應(yīng)力(或應(yīng)變)，在線性粘彈范圍內(nèi)測(cè)試一次降溫過(guò)程中的動(dòng)態(tài)流變曲線，進(jìn)而基于所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，畫出vGP圖，得出該圖中相位角極小值δ_min對(duì)應(yīng)的復(fù)合模量G^*，該G^*值即等于該聚合物流體的平臺(tái)模量G_N，由此簡(jiǎn)便地完成材料平臺(tái)模量的測(cè)定，不再需要測(cè)量不同溫度下的頻率掃描曲線。

本發(fā)明的技術(shù)目的通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種高聚物平臺(tái)模量的測(cè)量方法，將待測(cè)高聚物加熱到熔融溫度之上，實(shí)現(xiàn)熱平衡之后，控制剪切應(yīng)力和頻率為固定值，在線性粘彈區(qū)進(jìn)行一次降溫以測(cè)試動(dòng)態(tài)流變曲線，以相位角對(duì)相應(yīng)的復(fù)合模量作圖，選擇相位角極小值對(duì)應(yīng)的復(fù)合模量，作為待測(cè)高聚物的平臺(tái)模量。

在上述測(cè)量方法中，控制流變儀剪切應(yīng)力為1000Pa，頻率為1Hz，降溫區(qū)間為200℃到80℃，降溫速率為4℃/min以下，優(yōu)選2℃/min以下，0.5—1℃/min。

如上述的測(cè)量方法在測(cè)試聚苯乙烯平臺(tái)模量的應(yīng)用，誤差在2％以內(nèi)。

本發(fā)明提供一種用于確定高聚物流體在動(dòng)態(tài)流變測(cè)試過(guò)程中平臺(tái)模量的技術(shù)，以解決現(xiàn)有技術(shù)較為繁瑣的問(wèn)題，不需要在不同溫度下的頻率掃描實(shí)驗(yàn)，使用本發(fā)明提供的高聚物等流體的平臺(tái)模量測(cè)試方法，可以在一組降溫過(guò)程的動(dòng)態(tài)流變測(cè)試中確定其相應(yīng)的平臺(tái)模量。即通過(guò)測(cè)量高聚物熔體條件下的降溫掃描曲線，得到相位角和復(fù)數(shù)模量隨溫度的變化關(guān)系，進(jìn)而得到相位角對(duì)復(fù)數(shù)模量的曲線，曲線的最低點(diǎn)即為材料的平臺(tái)模量。通過(guò)使用本發(fā)明所提供的技術(shù)，可用較少的工作量得到材料的平臺(tái)模量，對(duì)研究材料的相對(duì)分子量和分子結(jié)構(gòu)具有重要意義。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明對(duì)比例的降溫過(guò)程的vGP圖，其中□為200℃、○為180℃、△為160℃、▽為140℃條件下頻率掃描得到的vGP圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的降溫過(guò)程的vGP圖，其降溫速率2℃/min。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的降溫過(guò)程的vGP圖，其降溫速率4℃/min。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，以燕山石化公司生產(chǎn)的666D型聚苯乙烯原料為例，采用的動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)定儀器為Reologica Instruments AB公司的Stress Tech旋轉(zhuǎn)流變儀，基本參數(shù)如下：扭矩分辨率為0.001micro Nm，位置分辨率0.1micro rad，扭矩0.0001—100mNm，頻率0.00001—100Hz，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：

對(duì)比例：稱取0.25g聚苯乙烯，依據(jù)200℃、180℃、160℃、140℃先測(cè)量不同溫度下的頻率掃描曲線，通過(guò)時(shí)溫疊加實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)試頻率范圍的擴(kuò)展，由時(shí)溫疊加得到的主曲線得到樣品比較完整的vGP圖，得到的平臺(tái)模量為107000Pa。

實(shí)施例1：稱取0.25g聚苯乙烯，在200℃條件下在流變儀上加料，選用P20ETC平行板附件，將聚苯乙烯加到平行板上，待其加熱3min熔融后調(diào)整平行板間距為0.8mm，熱平衡5min，控制流變儀剪切應(yīng)力為1000Pa，頻率為1Hz，在其線性粘彈區(qū)做震蕩掃描，降溫區(qū)間為200℃到80℃，降溫速率為2℃/min。將得到的數(shù)據(jù)中的相位角參數(shù)和對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)模量參數(shù)作圖，得到其降溫過(guò)程的vGP圖，圖中最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)模量即為其平臺(tái)模量，得到的平臺(tái)模量為107100Pa，如圖2，原始方法得到的平臺(tái)模量為107000Pa，誤差為0.1％。

實(shí)施例2：稱取0.25g聚苯乙烯，在200℃條件下在流變儀上加料，選用P20ETC平行板附件，將聚苯乙烯加到平行板上，待其加熱3min熔融后調(diào)整平行板間距為0.8mm，熱平衡5min，控制流變儀剪切應(yīng)力為1000Pa，頻率為1Hz，在其線性粘彈區(qū)做震蕩掃描，降溫區(qū)間為200℃到80℃，降溫速率為4℃/min。將得到的數(shù)據(jù)中的相位角參數(shù)和對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)模量參數(shù)作圖，得到其降溫過(guò)程的vGP圖，圖中最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)模量即為其平臺(tái)模量，得到的平臺(tái)模量為109000Pa，如圖3，原始方法得到的平臺(tái)模量為107000Pa，誤差為1.8％。

以上對(duì)本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說(shuō)明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。