Bevezetés
A poliamid (PA) – mint rendkívül fontos műszaki műanyag – kiváló mechanikai tulajdonságai, kémiai és hőstabilitása miatt széles körben használatos olyan területeken, mint az autóipari alkatrészek, az elektronikai termékek, a textíliák és a csomagolóanyagok. A PA feldolgozása során azonban gyakori probléma a nedvességfelvétel. Amikor a PA nedvességgel érintkezik, fizikai és kémiai tulajdonságai, különösen a viszkozitása megváltozik. A viszkozitás döntő szerepet játszik a polimer feldolgozásában, mivel ez határozza meg a PA anyag folyási viselkedését a feldolgozás során. Ezért a nedvességtartalom és a viszkozitás közötti kapcsolat megértése elengedhetetlen a PA-feldolgozási paraméterek optimalizálásához és a végtermék minőségének biztosításához.
A kapilláris reométer, mint a polimer anyagok reológiai tulajdonságainak vizsgálatára általánosan használt műszer, széles nyírási sebesség- és hőmérsékleti tartományban képes pontosan mérni az anyagok reológiai tulajdonságait. Ebben a tanulmányban egy „ NETZSCH ” Rosand RH10 kapilláris reométert alkalmaztunk a víztartalom PA-viszkozitásra gyakorolt hatásának szisztematikus vizsgálatára. Ez értékes betekintést nyújt a nedvességnek a PA reológiai tulajdonságaira gyakorolt hatásába. Az ilyen eredmények nemcsak a nagy teljesítményű PA-anyagok feldolgozási feltételeinek optimalizálásában segítenek, hanem jelentős referenciaértéket jelentenek a polimer-feldolgozóipar technológiai fejlődése szempontjából is.
Mérési feltételek és vizsgálati módszer
A mérési feltételeket az 1. táblázat tartalmazza.
1. táblázat: Mérési feltételek
| Mérőműszer | NETZSCH Rosand RH10 |
| Minták | PA |
Nyomás érzékelő | 5000 psi |
| Sablon specifikáció | L = 16 mm, D = 1 mm |
| Vizsgálati hőmérséklet | 280 °C |
| Nyírási sebesség tartomány | 10–3000 s⁻¹ |
Miután a bal oldali henger alá behelyeztük a szerszámokat, és megvártuk, amíg a hőmérséklet stabilizálódik, lassan adagoltunk PA-pelletet a hengerbe, előzetesen 1 MPa nyomásra nyomás alá helyeztük, majd állandó hőmérsékleten 5 percig előmelegítettük. A vizsgálatot ezután a préselési lépés után indítottuk el.
Mérési eredmények és elemzés
A 2. ábra a 280 °C-on különböző kezelésnek alávetett PA-minták látszólagos nyíróviszkozitásának és látszólagos nyírósebességének görbéit mutatja. Az ábrán látható, hogy a kezeletlen és a szárított PA-minták nyíróviszkozitása a nyírósebesség növekedésével fokozatosan csökken, ami tipikus nyíróvékonyodási viselkedést jelez. Ez azért következik be, mert a nyírási sebesség növekedésével a PA makromolekuláris láncok szétválása fokozódik, ami a nyírási viszkozitás gyors csökkenéséhez vezet.
Ezenkívül mivel a PA fő molekulaláncában található amidcsoport egy olyan poláros csoport, amely hidrogénkötéseket képes kialakítani a vízmolekulákkal, a PA nagyon erős vízfelvételi képességet mutat. Amint az a 2. ábrán is látható, a kezeletlen PA-minta nyíróviszkozitása alacsonyabb, mint a kezelt PA-mintaé. Ez elsősorban a kezeletlen PA-minta magasabb víztartalmának köszönhető.
A vízmolekulák azonban hidrogénkötéseket képezhetnek az amidcsoportokkal, felváltva ezzel a molekulaláncok közötti hidrogénkötéseket. Ez csökkenti a láncok közötti hidrogénkötések SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűségét, fizikai lágyítóként hatva (amit a 3. ábrán a kezeletlen minta DSC-görbéjében látható alacsonyabbTg-érték is alátámaszt), ezáltal növelve a PA-láncszegmensek mobilitását, azaz csökkentve a PA-molekulaláncok áramlás közbeni relatív csúszásával szembeni ellenállást. Ennek következtében csökken a PA-olvadék nyíróviszkozitása. A PA viszont dehidratációs kondenzációval nyert termék. Magas hőmérsékleten a vízmolekulák kémiai reakcióba léphetnek a PA-molekulaláncok amidkötéseivel, ami a láncok hasadásához vezet. Ez egyben a szintézisének fordított reakciója is. A PA molekulatömegének csökkenése elkerülhetetlenül az olvadék nyíróviszkozitásának csökkenéséhez vezet.
A nyíróviszkozitás egy olyan anyagjellemző, amely leírja, hogy egy folyadék milyen erősen ellenáll a nyíróerő hatására bekövetkező alakváltozásnak.
A látszólagos nyíróviszkozitás az a viszkozitási érték, amelyet egy adott nyírási sebesség mellett megfigyelünk vagy kiszámítunk, különösen olyan folyadékok esetében, amelyek viszkozitása az áramlási körülményektől függően változik.
A kettős furatú Rosand kapilláris reométer lehetővé teszi a Nem-newtoniA nem-newtoni folyadék olyan folyadék, amelynek viszkozitása az alkalmazott nyírási sebesség vagy nyírófeszültség függvényében változik.nem-newtoni viselkedés és a beömlési hatások korrekcióját a nyíróviszkozitás közvetlen meghatározása érdekében.
Következtetés
Ebben a tanulmányban a szárított és kezeletlen PA-anyagok reológiai tulajdonságait értékelték egy „ NETZSCH ” típusú Rosand RH10 reométer segítségével. Megállapították, hogy a nedvességtartalom jelentősen befolyásolja a PA-minták nyíróviszkozitását. A kemencében szárított PA-minták jelentősen magasabb nyíróviszkozitást mutattak, mint a nem szárított minták.