Pendahuluan
Indikator kontrol kualitas pabrik untuk bahan polimer biasanya mencakup Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh, Tm, suhu transisi gelas, Tg, dan indeks aliran leleh, MFI. Namun, dapatkah kita yakin bahwa kita dapat memproduksi produk kita dengan andal dan bahwa proses produksi berjalan dengan lancar dan konsisten dengan hanya mengacu pada indikator-indikator ini? Kasus berikut ini menunjukkan bahwa jawaban atas pertanyaan ini belum tentu ya.
Pelanggan Saya memiliki beberapa batch polikarbonat untuk pemintalan serat, dan semua indikator kontrol kualitas pabrik konsisten. Indeks aliran leleh juga sama, jadi menurut saya kemampuan mengalir harus konsisten. Namun, ada masalah selama pemrosesan. Beberapa batch polimer dapat dipintal dengan lancar, sementara yang lain menunjukkan kerusakan serat yang serius dan tidak dapat terus menerus membentuk serat.
Semua batch memiliki nilai MFI yang sama. Dalam metode ini, lelehan polimer diekstrusi melalui cetakan kapiler pada suhu konstan, dan laju aliran material diukur selama waktu tertentu (gambar 1, kiri), yang memberikan wawasan tentang sifat aliran polimer. MFI mewakili viskositas geser satu titik (gambar 1, kanan). Metode pengujian ini mirip dengan rheometer kapiler, tetapi terbatas pada rentang laju geser small. Namun demikian, proses produksi seperti ekstrusi, pencetakan injeksi, pemintalan, dll., dilakukan pada laju geser yang lebih tinggi daripada yang dikarakterisasi dengan metode MFI. Oleh karena itu, hasil pengujian MFI tidak dapat sepenuhnya mencerminkan perilaku aliran material dalam berbagai teknik pemrosesan (gambar 1, kanan). Pada titik ini, perlu dibuat kurva aliran dengan rentang laju geser yang lebih luas untuk mengevaluasi kemampuan aliran polimer dalam kondisi pemrosesan. Solusinya adalah dengan menggunakan rheometer kapiler Rosand. Oleh karena itu, digunakan dalam penelitian ini untuk mendapatkan viskositas geser pada rentang laju geser yang luas untuk memahami apakah perilaku antar batch bervariasi pada laju geser yang lebih tinggi yang relevan untuk pemintalan.
Kondisi Pengukuran
Kondisi pengukuran dirinci dalam tabel 1.
Tabel 1: Kondisi pengukuran
| Sampel | PC polikarbonat (komponen utama) |
|---|---|
| Mode pengujian | Uji laju geser konstan (kurva aliran), lubang tunggal |
| Suhu | 260°C |
| Sensor tekanan | 10.000 psi |
| Mati | 1:16 |
*komponen yang dimodifikasi sekarang dikenal
Hasil Pengukuran
Gambar 2 menunjukkan hasil kurva aliran untuk dua kelompok polikarbonat yang berbeda pada suhu 260°C. Keduanya menunjukkan keadaan fluida Penipisan GeserJenis perilaku non-Newtonian yang paling umum adalah penipisan geser atau aliran pseudoplastik, di mana viskositas fluida berkurang dengan meningkatnya geseran.penipisan geser dengan dataran tinggi geser nol, di mana viskositas geser tidak berubah dengan laju geser; ini merupakan umpan balik dari viskositas sampel pada laju geser rendah. Hal ini dapat dikaitkan dengan viskositas intrinsik IV, dan terdapat hubungan linier antara viskositas geser nol dan IV. Kedua kelompok sampel ini memiliki viskositas geser-nol yang sama. Kisaran laju geser untuk pengujian MFI berada tepat di dalam dataran tinggi viskositas nol-geser, sehingga menjelaskan bahwa pelanggan tidak melihat adanya perbedaan dalam MFI antara kedua batch sampel. Namun, dengan meningkatnya laju geser, terdapat perbedaan yang signifikan dalam perilaku Penipisan GeserJenis perilaku non-Newtonian yang paling umum adalah penipisan geser atau aliran pseudoplastik, di mana viskositas fluida berkurang dengan meningkatnya geseran.penipisan geser. Viskositas batch 1 menurun secara perlahan dengan meningkatnya laju geser, sedangkan viskositas batch 2 menurun dengan cepat. Menurut parameter pemrosesan seperti bentuk cetakan, ukuran cetakan, dan laju aliran volume yang diberikan oleh pelanggan, diperkirakan bahwa laju geser di lokasi pelanggan adalah sekitar 1.300 s-1. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 2, dapat dilihat bahwa meskipun hasil LKM sama, ada perbedaan yang signifikan dalam viskositas geser pada 1300 s-1 (garis biru), yang menjelaskan masalah pemrosesan pelanggan. Karena mereka menggunakan kondisi pemrosesan yang sama, kedua batch berperilaku sangat berbeda yang mengakibatkan kerusakan, dll.
Viskositas intrinsik (IV) menggambarkan kapasitas polimer untuk meningkatkan viskositas pelarut [1]. Hal ini diukur dengan menentukan viskositas relatif dari beberapa larutan polimer pada konsentrasi yang berbeda [2]. Viskositas intrinsik suatu polimer berkaitan erat dengan berat molekulnya.
Kesimpulan
Indeks aliran leleh, MFI, tidak menangkap perilaku aliran bahan polimer selama pemrosesan, karena terbatas pada kisaran laju geser yang sempit. Sebaliknya, pengujian menggunakan rheometer kapiler Rosand menghasilkan kurva aliran pada rentang laju geser yang lebih luas, sehingga memberikan wawasan yang berharga mengenai potensi masalah pemrosesan pada bahan polimer. Hasilnya, rheometer ini berfungsi sebagai alat penting untuk kontrol kualitas dan mengoptimalkan kondisi pemrosesan.