Въведение
Полиамидът (PA), като изключително важна инженерна пластмаса, се използва широко в области като автомобилни компоненти, електронни продукти, текстил и опаковъчни материали благодарение на отличните си механични свойства, химична стабилност и термична стабилност. Въпреки това, абсорбцията на влага е често срещан проблем при преработката на PA. Когато PA влезе в контакт с влага, това води до промени в неговите физични и химични свойства, особено във вискозитета. Вискозитетът играе решаваща роля в преработката на полимерите, тъй като определя поведението на PA материала по време на преработката. Следователно разбирането на връзката между съдържанието на влага и вискозитета е от съществено значение за оптимизиране на параметрите на преработката на PA и за осигуряване на качеството на крайния продукт.
Капилярният реометър, като широко използван инструмент за изпитване на реологичните свойства на полимерните материали, може точно да измерва реологичните свойства на материалите в широк диапазон от скорости на срязване и температури. В настоящото проучване беше използван капилярен реометър Rosand RH10 на „ NETZSCH “, за да се изследва систематично влиянието на водното съдържание върху вискозитета на PA. Това предоставя ценна информация за ефектите на влагата върху реологичните свойства на ПА. Такива резултати не само спомагат за оптимизирането на условията на преработка за високопроизводителни ПА материали, но и предлагат значителна референтна стойност за технологичния напредък в индустрията за преработка на полимери.
Условия за измерване и метод на изпитване
Условията за измерване са подробно описани в таблица 1.
Таблица 1: Условия за измерване
| Уред | NETZSCH Rosand RH10 |
| Проби | PA |
Налягане преобразувател | 5000 psi |
| Спецификация на матрицата | L = 16 mm, D = 1 mm |
| Тестова температура | 280 °C |
| Диапазон на скоростта на срязване | 10 – 3000 s⁻¹ |
След монтирането на матриците под левия цилиндър и изчакване на стабилизирането на температурата, в цилиндъра бавно се добавиха гранули от полиамид (PA), които бяха предварително подложени на налягане от 1 MPa, а след това бяха предварително нагрети при постоянна температура в продължение на 5 минути. Изпитването започна след този етап на компресиране.
Резултати от измерванията и обсъждане
На фигура 2 са представени кривите на видимата срязваща вискозитет в зависимост от видимата скорост на срязване за проби от PA, подложени на различни обработки при 280 °C. От фигурата се вижда, че срязващата вискозитет на необработените и изсушени проби от PA постепенно намалява с нарастването на скоростта на срязване, като проявява типично поведение на срязващо разреждане. Това се дължи на факта, че разплитането на макромолекулярните вериги на PA се засилва с нарастването на скоростта на срязване, което води до бързо намаляване на вискозитета при срязване.
Освен това, тъй като амидната група в основната молекулна верига на полиамида (PA) е полярна група, способна да образува водородни връзки с молекули на водата, PA проявява много силно водопоглъщане. Както може да се види и на фигура 2, срязващата вискозитет на необработената проба от PA е по-ниска от тази на обработената проба от PA. Това се дължи предимно на по-високото водно съдържание в необработената проба от PA.
Въпреки това, водните молекули могат да образуват водородни връзки с амидните групи, като заменят водородните връзки между молекулярните вериги. Това намалява плътността на междуверижните водородни връзки, действайки като физически пластификатор (както се вижда от по-ниската стойностна Tg в DSC кривата на необработената проба на фигура 3), като по този начин повишава подвижността на сегментите на PA веригите, т.е. намалява съпротивлението срещу относителното приплъзване на молекулярните вериги на PA по време на течене. Вследствие на това срязващата вискозитет на разтопения PA намалява. От друга страна, PA е продукт, получен чрез дехидратационна кондензация. При високи температури водните молекули могат да влязат в химична реакция с амидните връзки по молекулните вериги на PA, което води до разкъсване на веригите. Това е и обратната реакция на неговия синтез. Намаляването на молекулното тегло на PA неизбежно води до намаляване на срязващата вискозитет на разтопения PA.
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 настоящото проучване бяха оценени реологичните свойства на изсушени и необработени PA материали с помощта на реометър Rosand RH10 на „ NETZSCH “. Беше установено, че съдържанието на влага оказва значително влияние върху срязващата вискозитет на пробите от PA. Пробите от PA, изсушени в сушилня, показаха значително по-висока срязваща вискозитет в сравнение с неизсушените.