聚合物微挤出成型制品毕业论文.doc

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1、目 录1. 绪论-11.1 选题的依据及意义-11.2 国内外研究现状-21.2.1微挤出成型技术-21.2.2聚合物熔体粘度-31.2.3聚合物熔体壁面滑移-41.2.4挤出胀大-51.3 本课题的研究内容-62. 实验部分-72.1 原料-72.2 仪器及设备-72.3 试样制备过程-72.4 性能测试-92.4.1非牛顿指数-92.4.2表观粘度-92.4.3挤出胀大-102.4.4红外光谱分析-102.4.5热重分析-103 实验结果与分析-113.1 非牛顿指数n-153.2 熔体粘度-203.3 挤出胀大-223.4 热重曲线分析-253.5 红外光谱分析-264 结论-294.1

2、 熔体粘度-294.2 挤出膨胀-29附录-30参考文献-31致 谢-331.绪论1.1 选题的依据及意义挤出成型一直是聚合物加工成型的一种重要成型工艺，特别是在塑料的生产中，起到了很重要的作用。而传统的聚合物挤出成型技术正朝着微型化方向发展，出现聚合物微挤出成型技术。所谓微挤出是指截面平均直径几微米到几百微米，尺寸精密度高的连续挤出成型技术1。聚合物微挤出成型制品在医学、通讯、农业滴灌、摄像、汽车、微电子系统、航空航天等领域存在着大量的潜在的应用，其制品售价一般为原材料的成百上万倍，有“点塑成金”的说法，属于典型的高技术含量、高附加值产品。同时这些制品对尺寸精度有很高的要求，要求产品的直径公

3、差不能超过其公称直径的2%2。目前国外已经实现了多种微挤出制品的商业化生产，而我国还处于研究的初始阶段，主要靠大量进口。随着人民生活水平的提高，对光导纤维（如图1-1所示）、人工血管（如图1-2所示）、医用透析管、介入疗法支架、音像基片、照相胶片、投影胶片、汽车油气路塑料微管等微挤出制品的需求与日俱增。 图1-1 光导纤维 图1-2 人工血管传统的挤出成型中，由于聚合物的粘弹效应，存在较高的离模胀大比，如图1-3和图1-4所示。文献报道，PE的最大离模胀大比可达300%，PP最高可达400%。在微挤出成型过程中，与传统的塑料挤出相比较，微挤出成型需要更高的挤出压力才能驱使聚合物熔体流经微尺寸通

4、道。在高的挤出压力下，聚合物分子链的高度取向和自身的粘弹效应产生了更高的离模胀大比，使挤出物的尺寸很难满足微挤出制品尺寸精度的要求。而壁面（液体或气体）润滑可有效降低聚合物熔体的流动粘度，降低挤出压力，进而减小离模胀大比（如图1-5所示），有利于实现生产的精密化；同时可减小挤出所需克服的口模阻力，降低挤出过程中的能量消耗，提高设备的使用寿命，从而实现挤出生产的高效化。因此研究聚合物熔体在微通道中的流变性能，降低聚合物熔体在微通道中流动的粘度对于实际生产中提高制品精度及降低能耗是非常有意义的，能给企业带来重大的经济效益。 图1-3 PE离模胀大 图1-4 PP离模胀大 图1-5 PP气体润滑挤出

5、1.2 国内外研究现状1.2.1 微挤出成型技术使用先进的控制系统、熔体泵、重力添加辅助设施可提高微挤出制品的尺寸精度。前两者可以减小工艺参数中温度、压力、熔体流量的波动，使其趋于均衡；后者主要考虑到水平挤出生产线中熔体挤出后受重力作用发生熔垂，致使挤出物为非轴对称制品；重力添加辅助设备可对其进行适度的补偿，减小熔垂引起的非轴对称变形。如Maillefer公司3可在高速生产下挤出1mm的单层或多层精密制品，主要就是使用了上述三种方法。北京化工大学塑料机械和塑料工程研究所设计出并联式稳压系统，提高了挤出成型精度4。华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心提出一种熔体温度和机头压力的模糊解耦

6、控制算法5，推动了精密挤出成型技术的发展。Guill公司6在挤出模内设计了流动平衡导流板，使聚合物熔体在口模内的流动速度相同，从而提高微挤出制品的性能。大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室研究了挤出模头结构参数对微挤出流动均匀性的影响7，结果表明分流角对挤出流动均匀性影响显著，中心进料区定型段长度和压缩角对挤出流动均匀性有影响，压缩比无明显影响。 王洪等人在微轮廓挤出成型研究中8-9，在毛细管流变仪上对微轮廓的挤出成型过程中的形变进行了实验研究,所采用的微轮廓口模孔分别为三叶形和椭圆形,试验原材料为纤维级聚丙烯。结果表明,在微轮廓的挤出成型中,挤出物轮廓形状发生了明显的变化,微轮廓尺寸随

7、挤出速度的增加而增大,随挤出温度的升高而增大,随拉伸速度的增加而减小；采用水冷却有利于减小形变；三叶形轮廓的叶片在宽度方向的形变要远大于长度方向，椭圆形轮廓的形变在短轴方向大于长轴方向。 赵丹阳10等人在对聚合物微挤出成型过程流动的均匀性进行了研究。根据聚合物流变测试理论，基于Kelvin-Voigt本构方程，建立了相对微尺度粘度模型；基于Navier滑移定律，建立了壁面滑移模型；以双腔微管的挤出流动为例，研究了模具流道主要结构参数对挤出流动均匀性的影响，结果表明，各参数对流动均匀性影响的显著程度由强到弱的顺序依次是分流角、内筋定型段长度、压缩角和压缩比。根据确定的最佳流道结构参数，设计制造了

8、双腔微管挤出模具，挤出实验结果验证了该方法的正确性和有效性。1.2.2 聚合物熔体粘度徐斌11等人对微尺度效应下的聚合物熔体粘度理论及试验做了研究，根据毛细管流变仪测量原理，提出关于微尺度效应对聚合物熔体粘度变化的作用机理。基于Kelvin-Voigt 本构方程，建立微尺度粘度模型。研制直径分别为1000 um，500 um，355 um毛细管口模，用PP，PS，HDPE 材料进行不同剪切速率下的粘度试验研究。结果表明，同一剪切速率下，熔体粘度随口模直径的减小而降低；随着剪切速率的增加，粘度减小趋势在缩小。将试验相关数据代入微尺度粘度模型进行理论计算，结果表明理论曲线与试验曲线相符合，最大误差

9、小于8，验证数学模型的合理性，这对微注塑成型和微挤出成型，精确模拟充模流动和指导微模具设计有重要理论参考价值。Donggang Yao等12在对聚丙烯/硅油的共混物的加工性能研究中，在聚丙烯中加入质量分数为2的硅油，用毛细管流变仪分别测定了不同温度下和不同口模直径与长径比下的纯聚丙烯和聚丙烯/硅油共混物的粘度值，实验结果表明，各种条件下共混物粘度都下降了一个数量级，用其他的流变仪也得到相似的结果，而且共混物的性能也有所提高。Samsudin, M. S. F在Shimadzu13流变仪中研究了CaCO3（5%25wt%）填充等规PP，表明随着温度和L/D增大，粘度下降。随剪切速度的增大，流体的

10、剪切应力增加，粘度下降。经过硬脂酸处理的CaCO3填充PP的粘度比未经处理的CaCO3填充PP的小。Shah, BL14针对木粉填充PVC木塑复合材料在双螺杆挤出机中的流变行为，研究了木粉含量、丙烯酸改性剂含量、增塑剂含量对挤出胀大比B和体系粘度的影响。试样的粘弹性通过动态力学性能测试仪（DMA）测量。结果表明：随木粉含量增大B越小，随丙烯酸改性剂含量增大B越大。增塑剂含量对挤出胀大比B几乎没有影响，但是会降低体系的粘度。 1.2.3 聚合物熔体壁面滑移在挤出模内，聚合物熔体与金属模壁之间一般是以粘附的形式存在，如图1-6所示。熔体在金属模内的速度场服从抛物线分布，离模后会以相同速度挤出。故在

11、离口模处瞬间发生了速度场的变化即，根据动量方程，在离口模的瞬间受到的作用力使速度场发生变化，引起垂直于流动方向的运动，即离模胀大。若在聚合物熔体中添加小分子的添加剂，由于剪切效应形成两相分层运动，聚合物大分子在流道中心运动，小分子向模壁表面迁移，形成液体润滑层。这种液体润滑层可减小挤出阻力，减小挤出胀大。 a金属模内 b 离模挤出后图1-6 壁面粘附原理图 图1-7 壁面润滑原理图美国的S.Granick15在国际著名期刊Nature Materia1上发表了关于壁面滑移的研究论文，揭示了牛顿流体和非牛顿流体在流动过程中都存在着壁面滑移现象。而且该学者通过实验观察发现水在流动过程中也存在着壁面

12、滑移。H.Munstedt16采用激光多谱勒流速仪研究了聚乙烯熔体在挤出模头内的粘着与滑移行为，发现随挤出速度的增加，高密度聚乙烯发生壁面滑移，其是以粘一滑形式进行，而当挤出速度进一步增加后，整个壁面发生完全滑移。Y.chen等17的实验结果表明滑移速度随表面粗糙度的降低而增加，不锈钢材料的滑移速度最大，铝材料滑移速度可以忽略不计。C.F.J.DenDoelder等18采用三种模型对聚合物熔体挤出流动的不稳定现象进行了对比研究，从数值模拟上说明发生在界面的吸附-解吸附机理和发生在润滑层的缠结-解缠机理都可能是产生壁面滑移、引起熔体流动不稳定性的原因。Dan1el.D.Joseph19将挤出过程

13、中的滑移分为“干”滑移和“湿”滑移两种，“干”滑移指的是聚合物熔体与口模之间直接出现滑移现象，而“湿”滑移认为熔体与口模之间存在着一润滑层。该润滑层的形成可能是由于口模内存在一个低浓度和粘度的聚合物层，也可能是高分子聚合物与口模之间存在小分子聚合物层。清华大学的曹炳阳20采用分子动力学模拟方法研究了液态氢在铂纳米通道内的流动，通过改变流体和壁面之间的势能作用获得了流体和通道表面之间浸润性质不同时的滑移现象。吴舜英、许忠斌等21将壁面滑移分为界面滑移与本体滑移两种。界面滑移指的是靠近管壁处的高取向分子薄层在剪切力大于粘附力时，发生的滑移。随着剪切速率的进一步提高，薄层的分子由于扩散移动而进入本体

14、区，当剪切力超过薄层部分的分子间作用力而产生的结构破裂、无规则撕裂滑移为本体滑移。同时，基于两种滑移机理的不同，推导出了发生两种滑移时的临界剪切应力。孙秀伟通过毛细管流变仪研究了PP、HDPE、PS和PMMA这四种聚合物熔体的壁面滑移情况，发现PP和HDPE的壁面滑移速度随着剪切应力增加而明显提高，它们之间呈指数函数关系，而PS和PMMA的壁面滑移速度出现了负值，即负滑移。综上可以看出，关于壁面滑移的研究还很不完善，如对壁面滑移产生的机理有不同的解释，对壁面滑移速度有不同的计算模型，尤其是在微小通道内壁面滑移产生的物理机制、计算模型与实验测量这方面的研究鲜见报道。1.2.4挤出胀大聚合物熔体是

15、粘弹体，兼有粘性与弹性。熔体流动时伴随着高弹形变这是因为在外力作用下，高分子链沿着外力作用发生伸展，当外力消失后，分子链又由伸展变为蜷曲，使形变部分恢复，表现出弹性行为。弹性形变和粘性流动的比例取决于聚合物熔体的性质和流动条件(如温度、外力和流动时间等)。当温度低，外力大且作用时间短时主要表现为弹性流动。当温度高、外力作用时间长时，主要表现为粘性流动。聚合物熔体的许多奇异现象，如挤出胀大现象、weissenberg效应、稳定流动和熔体破裂现象等都与聚合物熔体的粘弹效应有关。 当高聚物熔体从口模挤出时，若挤出物不受拉伸，则挤出物的截面面积一般要比口模的截面面积大，此种现象是聚合物熔体的弹性表现，

16、又可称为巴拉斯效应、离模膨胀或挤出胀大22。目前公认，挤出胀大至少由两方面因素引起。其一是聚合物熔体在外力作用下进入口模，入口处流线收敛，在流动方向上产生速度梯度，因而分子受到拉伸力产生拉伸弹性形变。这部分形变一般在经过口模的时间内还来不及完全松弛，离开口模之后，外力对分子链的作用解除，高分子链就会由伸展状态重新回缩为蜷曲状态，形变恢复，发生挤出胀大。另一个原因是聚合物在口模内流动时由于切应力的作用，表现出法向应力效应，法向应力差所产生的弹性形变在离开口模后恢复，因而挤出物直径胀大。当口模长径比L/R较小时，前一原因是主要的；当口模长径比L/R较大时，后一原因是主要的23。挤出胀大效应通常对聚

17、合物加工来说都是不利的，特别是在纤维纺丝、吹塑制瓶、电缆涂层等成型过程中，可能导致产品的变形和扭曲，降低制品的尺寸稳定性，还可能在制品内引起内应力，降低产品的机械强度。 1.3本课题的研究内容 正烷烃（C610）常温下的沸点是69174，在通用高分子PE、PP、PS及ABS的成型温度下（一般取180220），正烷烃（C610）为气体状态。考虑到高压对物质沸点的提高作用，根据克劳修斯-克拉佩龙方程计算出实验条件下正烷烃（C610）的沸点为88243，详见附录。 本文选择了五种正烷烃作为PS加工润滑剂，正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷。在180条件将这五种润滑剂分别加入聚苯乙烯中在毛细管流变

18、仪中进行熔融挤出，由于各种正烷烃在挤出条件下（高压、高温）呈现液态或气态，从（润滑液体或气体）挤出的角度考察正烷烃的用量及碳原子数对聚苯乙烯复合体系在毛细管流变仪中流变性能影响，对比分析各条件下系统熔体粘度及挤出胀大比。2.实验部分2.1原料实验所用主要原料见表2-1。 表2-1 主要原材料材料型号生产厂家聚苯乙烯GPPS-500中国石化正己烷分析纯上海实验试剂有限公司正庚烷分析纯上海实验试剂有限公司正辛烷化学纯中国五联化工厂正壬烷分析纯上海晶纯试剂有限公司正葵烷分析纯上海晶纯试剂有限公司2.2 仪器及设备本实验所需要的仪器及设备见表2-2。 表2-2 主要实验设备设备型号/规格厂家毛细管流变

19、仪XLY-吉林大学科教仪器厂微量注射器5ml盐城市输液器厂电子天平JA（精度0.01g）上海伦捷机电仪表有限公司红外光谱仪热重/差热综合热分析仪WQF-200Diamond TG/DAT北京瑞丽仪器分析公司Perkin-Elmer 标注：毛细管流变仪挤出机头采用圆形口模形状，口模直径D = 1 mm, 长度为40 mm。2.3试样制备过程（1）润滑剂的称量 先用无水乙醇清洗微量注射器，然后再使用所需润滑剂清洗一下，确保微量进样器在量取所需的润滑剂前保持纯净。然后再使用微量注射器量取所需要的润滑剂。待用微量注射器测量好所需要的液体润滑剂的量后，再用无水乙醇清洗微量注射器。（2）混合 对于液体润滑

20、剂，由于有机溶剂易于挥发。先用电子天平称量10 g30g的聚苯乙烯粉料，然后再将微量注射器量取好的烷烃注射到聚苯乙烯粉料中，用玻璃棒搅拌均匀，使得烷烃和聚苯乙烯粉料混合均匀。（3）装料前毛细管流变仪料筒的清理 检查各线路接线无误，接通电源，打开控制仪的电源开关，指示灯亮，温度表显示炉体温度。然后将测量电热偶插入加热体侧温孔内，并与记录仪联接，进行测温。选择温度定值及升温速率，当温度恒定后，加载压力进行挤出，等待一段时间直到料筒内的物料完全挤出。（4）装料 清洗完料筒后，设置上限温度，当温度达到恒定值后，称好的料用漏斗装入桶内，插进柱塞，先用手压实，将炉体压进压头下方，与压头对正。左旋拧动油把手

21、压头下压，随后右旋，扳动压油杆使压头上升，反复两次使物料压实。抬起压头后，调节调整螺母，使压头与柱塞压紧。PS粒料烘干PS粉料润滑剂毛细管挤出料筒清理试样剪切测量计算混合搅拌物搅拌图2-3 试样制备流程图（5）恒温 装好料并压实后，待温度升到设定的恒定温度时，保温5min，同时加载实验所需要的载荷。（6）剪切试样和测量 保温后，左旋拧动油把手，压杆下压，同时开启记录仪，至压杆到底，当挤出口有试样时开始剪切试样，为了减少重力对于实验的影响，一般在10 mm25 mm处剪切。在相同的工艺条件下，为了减小实验误差，取五段较稳定的试样，用秒表和电子天平分别测定这五段试样的的挤出时间和重量。待料样全部挤

22、完后，右旋紧油把手，扳动压油杆，抬起压头，将炉体移出，取出柱塞，卸下毛细管进行清理，准备下次实验。（7）数据记录和处理记录实验所用的温度，所施加的载荷，以及测量结果。分别算出上述五段试样的挤出速度，取平均值以减小实验误差。五种压力下得到五个挤出速度，再根据公式由这五个挤出速度得出聚合物熔体粘度。2.4性能测试2.4.1 非牛顿指数PS熔体属于典型的非牛顿流体，它在毛细管中流动时具有弹性效应、管壁滑移等特征。而且，在实验中毛细管的长度都是有限的，因此由上述公式推导测得的实验结果将产生一定的偏差。为此对PS熔体为牛顿流体推导的剪切速率和适用于无限长毛细管的剪切应力必须进行“非牛顿改正”，才能得到毛

23、细管管壁上的真实剪切速率和真实剪切应力。由w =PR/2L和=4Q/R3分别计算出剪切应力和剪切速率的数值，绘出logwlog曲线，曲线的斜率即为聚合物的非牛顿指数n。非牛顿指数n的取值为5个曲线斜率值的平均值，其中，这五个取值均小于1大于0。2.4.2表观粘度高聚物在料筒中被加热熔融，在一定负荷下，柱塞将高聚物熔体通过毛细管挤出，根据熔体在毛细管中流动力的平衡原理和实验所加的载荷可以计算出实验的剪切压力。公式为：w =PR/2L式中： w剪切应力(kg/cm2)； P毛细管两端压力差(kg/cm2)； R毛细管半径(cm)； L毛细管长度(cm)。对于牛顿流体，根据哈根泊肃叶方程，得到剪切速

24、率计算公式如下： =4Q/R3式中： 剪切速率(s-1)； Q体积流量(cm3/s)； 再用n值修订剪切速率，得到真实的剪切速率。真实的剪切速率为：表观粘度a为剪切应力与真实剪切速率之比：a=w /式中：a粘度(Pas).2.4.3挤出胀大本文采用游标卡尺直接测量冷却固化的挤出试样直径，忽略残余应力的影响。为减少重力对胀大结果的影响，试样的取样长度一般在1025 mm。任何一个剪切速率下的胀大结果为该剪切速率下所有测量结果的统计平均值。然后计算出试样的挤出胀大比B比，其理论公式定义为：B=De/D式中：De为挤出物直径； D毛细管流变仪口模直径； B挤出胀大比。2.4.4 红外光谱分析物质分子

25、中的各种不同基团，在有选择性地吸收不同频率的红外辐射后，发生振动能级之间的跃迁，形成各自独特的红外吸收光谱。据此，可对物质进行定性、定量分析，特别是对化合物结构的鉴定，应用更为广泛。将聚苯乙烯薄膜直接放入试样安放处，从4000-600cm-1进行波数扫描，得到吸收图谱，并于仪器所存标准图谱进行对照。2.4.5 热重分析本文所用仪器是差热-热重联用的综合热分析仪。它是在程序温度等速升温控制下，通过热天平测量待测样品在受热过程中质量与温度的变化关系，再由记录仪或微处理机加以记录，经计算机处理得到TG曲线、DTA曲线和DTG曲线，进而可对待测材料的热稳定性和组份展开研究。3实验结果与分析实验分为两部

26、分，第一部分是研究不同添加量的润滑剂对聚苯乙烯熔体粘度的影响；第二部分研究不同添加量的润滑剂/聚苯乙烯共混物的非牛顿指数。纯PS熔点在164169左右，为保证PS在毛细管流变仪中充分塑化和熔融，PS的加热温度要高于熔点。本实验选用同一温度180，考察不同润滑剂对熔体粘度的影响。聚合物熔体在毛细管中流动时具有入口效应。但当毛细管的长径比大于40时，也可不做“入口压力校正”。本实验采用的毛细管L：D=40:1，因此可以忽略入口效应对实验结果的影响。 表3-1 实验配方和实验结果配方载荷（kg）L/D=40:1 D=1mm 180非牛顿指数n(Pas）挤出胀大比B挤出物质量（g）挤出时间 （s）PS

27、=10010.20 2690.9443141.1520.231702572 1.2230.2614325131.2440.271203016 1.36PS/正己烷=100/110.172071.152738 1.1220.221732653 1.1630.241512830 1.4040.241363186 1.48PS/正己烷=100/210.19待添加的隐藏文字内容23770.764449 1.1020.212644228 1.1630.252033641 1.1840.251523408 1.26PS/正己烷=100/310.174260.735653 1.0820.233044472

28、1.1430.252224006 1.1840.261944208 1.40PS/正己烷=100/410.194740.705508 1.0420.213205047 1.0830.282584069 1.1840.281973884 1.20PS/正己烷=100/510.176150.578007 1.0020.223625463 1.1030.242424464 1.1840.261823873 1.44PS/正庚烷=100/110.224640.794743 1.0220.212564112 1.1430.252013616 1.1840.241673912 1.26PS/正庚烷=100

29、/210.183630.624522 1.0220.181602990 1.1230.251372458 1.1840.231222973 1.22PS/正庚烷=100/310.194470.895307 1.0020.223275029 1.1230.252434385 1.1840.232135223 1.22PS/正庚烷=100/410.205330.765884 1.0220.203235349 1.1230.222334677 1.1840.241954485 1.24PS/正庚烷=100/510.205420.695998 1.0220.243334607 1.1230.24224

30、4132 1.2240.241744012 1.26PS/正辛烷=100/110.192941.093480 1.0820.202163643 1.1830.221713496 1.2240.221473757 1.28PS/正辛烷=100/210.174220.755566 1.0420.182424522 1.1630.211873993 1.2240.201524260 1.26PS/正辛烷=100/310.173710.864923 1.0420.172094160 1.1030.191744132 1.2240.201534314 1.28PS/正辛烷=100/410.163180.

31、744388 1.0420.202073428 1.1430.231502880 1.2040.201464029 1.24PS/正辛烷=100/510.183420.954205 1.0820.202193635 1.1230.201874139 1.2240.231643946 1.28PS/正壬烷=100/110.174700.776217 1.0120.213305301 1.0730.222424947 1.0940.231954767 1.15PS/正壬烷=100/210.165570.747806 1.0020.203936609 1.0330.233156142 1.0840.

32、252214955 1.18PS/正壬烷=100/310.183541.164436 1.0320.232022972 1.0430.241863497 1.1340.231744266 1.14PS/正壬烷=100/410.164081.245630 1.0020.193065334 1.0430.202796160 1.1140.152459016 1.15PS/正壬烷=100/510.202471.982734 1.0020.202223685 1.0630.211984174 1.1640.231824379 1.18PS/正癸烷=100/110.184080.875097 1.012

33、0.223054677 1.0730.232334556 1.1040.231824449 1.20PS/正癸烷=100/210.183680.764584 1.0120.232764036 1.0730.242133980 1.1340.271603322 1.23PS/正癸烷=100/310.192931.163479 1.0020.212343770 1.0530.222004102 1.1040.231583874 1.18PS/正癸烷=100/410.183300.954048 1.0120.212493927 1.0630.242023717 1.1240.211503943 1.

34、17PS/正癸烷=100/510.182660.783271 1.0320.222013033 1.1030.241653043 1.1440.291292461 1.293.1 非牛顿指数n图3-2 PS/正己烷混合体系的非牛顿指数图3-3 PS/正庚烷混合体系的非牛顿指数图3-4 PS/正辛烷混合体系的非牛顿指数图3-5 PS/正壬烷混合体系的非牛顿指数图3-6 PS/正癸烷混合体系的非牛顿指数非牛顿指数表征聚合物熔体偏离牛顿流体的程度，0n1。其值越小，说明聚合物弹性效应越明显，越偏离牛顿流体的属性。微量添加剂对非牛顿指数的影响可以忽略。 由以上的图可以看出，在相同温度（180）下、同种

35、润滑剂的条件下，随着润滑剂添加量的增加，非牛顿指数有微小变化，其值在0.701.15之间变化，非牛顿指数n近似为0.8。 但也有一些非牛顿指数n超过1，这是由于仪器系统误差及人为操作误差双重叠加的结果，最大n为1.15，与平均值n之间相差44%。3.2 熔体粘度a. 不同载荷下加1%润滑剂对PS熔体粘度的影响b. 不同载荷下加2%润滑剂对PS熔体粘度的影响c. 不同载荷下加3%润滑剂对PS熔体粘度的影响d. 不同载荷下加4%润滑剂对PS熔体粘度的影响 e. 不同载荷下加5%润滑剂对PS熔体粘度的影响图3-7 不同载荷下润滑剂添加量对PS熔体粘度的影响由图3-7的数据可看出，在相同温度（180）

36、、相同润滑剂添加量条件下，对用同种润滑剂，随着施加载荷的增大，PS熔体粘度逐渐降低，即剪切变稀现象。以添加2%正壬烷润滑剂为例，随着载荷的增大，最大时粘度降低1.58倍，最小时粘度降低1.08倍。在相同温度（180）、相同载荷条件和润滑剂添加量相同的条件下，随着润滑剂C原子数的增大，PS熔体粘度逐渐降低。以癸烷与己烷在添加量为5%时的对比为例，最大时粘度降低2.45倍最小时也降低了1.47倍。在相同温度（180）、相同载荷和同种润滑剂条件下，随着润滑剂添加量的增加，PS熔体粘度也是逐渐增高。以正己烷加载40 kg/cm-2为例，添加5%正己烷润滑剂比添加1%正己烷润滑剂的粘度要大近3倍，误差分

37、析：本次实验得到的实验数据出现较大的误差，其很可能是仪器设备过于老旧引起的，而且实验过程中有个别零件掉落的情况。不过从实验数据的分析可以勉强得到满意的结果。另外，载荷为100kg/cm-2时，个别试样的熔体粘度出现较大误差，而载荷为120kg/cm-2时，所有试样的熔体粘度都出现较大误差，数据已经无法处理，舍去。3.3 挤出胀大A. 不同载荷下加1%润滑剂对PS挤出膨胀的影响B. 不同载荷下加2%润滑剂对PS挤出膨胀的影响C. 不同载荷下加3%润滑剂对PS挤出膨胀的影响D. 不同载荷下加4%润滑剂对PS挤出膨胀的影响E. 不同载荷下加5%润滑剂对PS挤出膨胀的影响图3-8 润滑剂对于PS挤出胀

38、大比/B的影响由图3-8可看出，在同一种温度（180）、同一种润滑剂且润滑剂添加量一样的条件下，聚苯乙烯的挤出胀大比随着剪切应力的增加而逐渐增大。以添加1%正己烷润滑剂为例，最大剪切应力的膨胀比比最小剪切应力的膨胀比大24%。在同样的温度和剪切压力条件下，PS中分别加入相同量的正壬烷和正癸烷润滑剂进行挤出，两者的挤出胀大比差不多，且比原来未加入润滑剂的挤出胀大比小很多，以加载100 kg/cm-2为例，正壬烷和正癸烷的挤出膨胀比比纯的PS的挤出膨胀比要小0.16左右。而加入正己烷、正庚烷和正辛烷润滑剂挤出胀大比比原来减小的较少，以加载100 kg/cm-2为例，它们的挤出膨胀比比纯的PS的挤出膨胀比要小0.10左右。3.4热重曲线分析通过机械剪切法制备一定量的PS小碎物，将这些PS小碎物（质量3.508mg）放入热重/差热综合热分析仪的试样池中，检查无误后可开始实验。参照物Al2O3（质量5.580mg），初始温度60Cel，升温速率60Cel/min，扫描频率0.5s，检测结果如下所示：图3-9 纯PS的热重曲线图