Въведение
Реологичното поведение на полимерните разтопи е в основата на формоването и преработката. С помощта на капилярен реометър могат да се изследват промените във вискозитета на полимерния разтоп при различни температури и скорости на срязване, като по този начин ефективно се прогнозира поведението на полимерите при преработка, което осигурява солидна научна основа за преработката и контрола на качеството на полимерните материали.
Обикновено реологичните свойства на полимерните материали се изпитват с помощта на система с един цилиндър, което отнема много време за изпитване на различни видове или партиди полимерни проби при различни условия. Следователно, за да се подобри ефективността на изпитването, доказан метод е използването на капилярен реометър с два цилиндъра за едновременно изпитване на две проби, което може ефективно да съкрати времето за изчакване на стабилизиране на температурата между изпитванията. В настоящата работа беше анализирана приложимостта на изпитването с двойна цилиндрична система чрез провеждане на серия от изпитвания на полиетилен (PE) и полипропилен (PP) с помощта на капилярния реометър с двойна цилиндрична система „ NETZSCH “ Rosand RH10 (Фигура 1).
Условия за измерване и метод на изпитване
Условията за измерване са подробно описани в таблица 1. След монтирането на матриците под левия и десния цилиндър и стабилизиране на температурата на 200 ± 0,1 °C, частиците от PE или PP бяха бавно добавяни последователно в левия и десния цилиндър, пресовани до 1 MPa и след това предварително нагрявани при постоянна температура в продължение на 8 минути. Измерването започна след тази стъпка на компресиране.
Таблица 1: Условия за измерване
| Уред | NETZSCH Rosand RH10 |
| Проби | PE, PP |
Налягане преобразувател | 10 000 psi и 5 000 psi |
| Характеристики на матрицата | L = 16 mm, D = 1 mm |
| Тестова температура | 200 °C |
| Диапазон на скоростта на срязване | 10 ~ 10 000 s⁻¹ |
Резултати от измерванията и обсъждане
На фигура 2 са показани кривите на срязващата вискозитет на един и същ PE материал, изпитван при 200 °C и 10 ~ 10 000 s⁻¹, като са използвани двойни цилиндри, при което левият и десният цилиндър са били съчетани с матрица със съотношение дължина/диаметър (L/D) от 16/1, и преобразуватели на налягане съответно от 10 000 psi и 5 000 psi.
Данните от изпитванията и стойностите на отклоненията са представени в таблица 2. Както се вижда от фигура 2, кривите на срязващата вискозитет, измерени с левия и десния цилиндър, показват много добра повторяемост. Освен това, както е показано в таблица 2, отклоненията в стойностите на срязващата вискозитет, получени при различни скорости на срязване, са по-малки от 1%. Следователно могат да се получат точни резултати чрез изпитване както с левия, така и с десния цилиндър.
Таблица 2: Данни от изпитванията и отклонението на PE в лявата и дясната цилиндрична част при 200 °C
| Скорост на срязване (s⁻¹) | Срязваща вискозитет (Pa·s) | Средна стойност (Pa·s) | Отклонение (%) | |
| Ляв цилиндър | Десен цилиндър | |||
| 10 | 2259,40 | 2241,22 | 2250,31 | 0,40 |
| 21,5 | 1583,38 | 1558,92 | 1571,15 | 0,78 |
| 46,42 | 1079,93 | 1059,68 | 1069,81 | 0,95 |
| 100 | 727,73 | 716,45 | 722,09 | 0,78 |
| 215,32 | 493,07 | 492,14 | 492,61 | 0,09 |
| 464,63 | 308,37 | 305,36 | 306,86 | 0,49 |
| 999,96 | 188,81 | 189,83 | 189,32 | -0,27 |
| 2155,44 | 114,09 | 114,57 | 114,33 | -0,21 |
| 4642,62 | 68,74 | 68,74 | 68,74 | 0,01 |
| 10001,14 | 41,09 | 40,92 | 41,01 | 0,20 |
На фигура 3 са показани кривите на видимата вискозитет при срязване на PE (ляв цилиндър, черно) и PP (десен цилиндър, червено), тествани с система с два цилиндъра при 200 °C и 50 ~ 3000 s⁻¹, като левият и десният цилиндър са използвани с матрица със съотношение L/D от 16/1 и преобразуватели на налягане съответно от 10 000 psi и 5000 psi. Както се вижда на фигура 3, срязващата вискозитет на PP е значително по-ниска от тази на PE при същата скорост на срязване. Следователно изпитването с двойна матрица не само позволява едновременното получаване на данни за срязващата вискозитет на двата материала, но и дава възможност за интуитивно сравнение на вискозитетите на двата материала непосредствено след изпитването.
Срязващата вискозитет е свойство на материала, което описва колко силно течността се съпротивлява на деформация при срязване.
Привидната вискозитет при срязване е стойността на вискозитета, която се наблюдава или изчислява при определена скорост на срязване, особено за течности, чиято вискозитет се променя в зависимост от условията на потока.
Капилярният реометър Rosand с двойна тръба позволява коригиране на ненютоновото поведение и ефектите при входа за директно определяне на срязващата вискозитет.
Заключение
В настоящата работа реологичните свойства на материалите от PE и PP бяха изследвани при различни условия с помощта на апаратурата „ NETZSCH “ Rosand RH10. За един и същ материал могат да се получат много точни резултати от изпитването, независимо дали се използва лявата или дясната цилиндрична камера. При изпитване на различни материали с помощта на системата с две цилиндрични камери не само може да се подобри ефективността на изпитването и ефективно да се съкрати времето за изпитване, но и в края на изпитването може да се направи много интуитивно сравнение на резултатите от изпитването.