熔融粘度性能

图 6.9 熔体质量流动速率

MFR是流动指数，是将试样放入一个加热的加热筒中，施加一个恒定的压力，将熔融试样从小孔中挤压出来（从一条标记线到另一条标记线），流出的树脂吐出量换算成十分钟内的重量（单位：g/10min），如图6.9。在相同的压力与炮筒温度的条件下，MFR值越大，流动性越好。
但是，由于PPS通常是一种随剪切速率 (或时间) 而变化的非牛顿流体，因此，当表观剪切速率随着成型条件和成型品形状的不同而变化时 (如注塑) ，流动性可能与MFR不一致。在这种情况下，可以使用毛细管流变仪测量熔体粘度（下节将会讲到）。

图 6.10 毛细管流变仪

毛细管流变仪使用的试验方法是通过将加热筒内熔融的试样从毛细管中挤出来，这点与MFR类似。但不同之处在于毛细管流变仪测得的流动性是熔融粘度（单位：Pa･s），而不是单位时间内树脂的重量。如原理图6.10所示，毛细管流变仪通过使用测压元件，测得熔融树脂在活塞以一定速率的推动下，从毛细管中挤出所需的压力，然后再根据公式6.2～6.5计算得出熔融粘度。由于PPS是非牛顿流体，所测得的负荷（剪切应力）随着活塞速率（剪切速率）的变化而变化，所以剪切速率与熔融粘度的关系可以通过任意改变活塞的速率来测得。但是需要注意的是，通过计算而得出的剪切速率是毛细管壁的表观剪切速率（或表观剪切应力），而非真实的剪切速率（或剪切应力）。如果该剪切速率用于CAE分析的场合下，可使用Bagley校正或Rabinowitsch校正等，来提高分析精度。本技术资料所涉及的剪切速率和剪切应力都是未校正的，除非有特殊注明。

图6.11 剪切速率关联 (320℃, L/D = 40/1)
图 6.12 温度关联 (L/D = 40/1, 剪切速率608/s)

一般来说，剪切速率与熔融粘度的关系可通过双对数图表征在较宽的温度范围内的特性。由于PPS的熔融粘度与剪切速率存在一定的关系，特别是会随着剪切速率的增加，熔融粘度降低，所以PPS被归为假塑性流体。
图6.11显示的是TORELINA™的玻纤强化PPS的熔融粘度与剪切速率的关系。剪切速率的斜率与诸多因素相关，例如：聚合物的结构和添加剂的类型等。特别是PPS，斜率还与结构是线型PPS，还是交联型PPS有关。交联型PPS相比线型PPS，其斜率要大一些，主要是因为交联型PPS对剪切速率的敏感度要高些。
熔融粘度与温度也有一定的关系，会随着温度的升高而降低（图6.12）。注塑成型时，可通过提高射出速度，让熔融树脂能顺利的充模。这样做的原因是因为在高剪切速率的作用下（剪切速率相关性），粘度会降低。另外，由于产生了剪切热导致树脂温度上升（温度相关性），对粘度也会有影响。如果用熔融粘度来判断材料的流动性能，必须根据成型方法与成型品的形状选择合适的剪切速率范围。在注塑成型时，针对PPS流动性，对剪切速率给出一个粗略的指导范围：100～1000（/s）