مقالات

آزمون آهنگ شارش مذاب

 چکیده

در این مقاله، در ابتدا رابطه میان آهنگ شارش مذاب (MFR)  و یا شاخص مذاب (MFI) و متوسط جرم مولکولی بیان شده، سپس حساسیت دستگاه اندازه ­گیری MFR و علت اختلافات در نتایج آن توضیح داده شده است.

 

رابطه مقدار MFR و متوسط جرم مولکولی

رابطه­ی شناخته شده­ای بین جرم مولکولی متوسط وزنی بسپار و گرانروی در برش صفر وجود دارد. معادله­ی کلی که در مقالات یافت می­شود به صورت زیر است:

در این رابطه،  گرانروی در برش صفر، Mw جرم مولکولی متوسط​​ وزنی و k ثابتی است که مخصوص بسپار می­باشد. به­طور کلی، توان 4/3 همیشه صدق نمی­کند و می­تواند در محدوده 2/3 و 9/3 باشد. در هر صورت، این رابطه به وضوح نشان می­دهد زمانی­که گرانروی در آهنگ برشی بسیار کم اندازه­گیری شود، تغییرات کم ​​جرم مولکولی موجب تغییرات زیادی در گرانروی مذاب می­شود.

آهنگ برشی صفر، تنها یک مفهوم ریاضی است. در عمل، نمی­توان گرانروی در آهنگ برشی صفر را اندازه ­گیری کرد، زیرا گرانروی اندازه­ای از مقاومت در برابر شارش است. بنابراین برای اندازه ­گیری مقاومت در برابر شارش باید بسپار شارش (جریان) یابد و با این کار، آهنگ برشی دیگر صفر نیست. اما منحنی­ های نمودارهای لگاریتمی گرانروی بر حسب آهنگ برش تمایل دارند در آهنگ برشی نزدیک به صفر، به سطح صاف برسند. بنابراین می­توان منحنی را در محور y برون­ یابی کرد تا به مقدار گرانروی در برش صفر رسید (شکل 1).

شکل ۱: نمودار گرانروی برحسب آهنگ برش

[EasyDNNGallery|18948|Width|400|Height|400|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

 

شکل ۲ منحنی گرانروی برحسب آهنگ برشی را برای هم­ بسپار استال تجاری با MFR ۹ گرم بر ۱۰ دقیقه نشان می­دهد. آهنگ برشی از s ۴/۱ تا s ۱۴۰۰ اندازه­ گیری شد. تا پیش از ورود به بخشی از منحنی که به عنوان غیرنیوتنی شناخته شده، گرانروی تغییر قابل توجهی نکرده است (آهنگ­های برشی بین s ۴/۱ و s  7). آزمون MFR در نقطه­ ای بسیار نزدیک به سطح صاف (در آهنگ برشی حدود s ۲۰)، یعنی نقطه برش صفر روی منحنی، انجام شده است (شکل ۲).

شکل ۲: گرانروی برحسب آهنگ برش برای هم­ بسپار استال در دمای 220 درجه سانتی­گراد


 [EasyDNNGallery|18947|Width|400|Height|400|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

از آن­جایی که آزمون MFR در آهنگ­های برشی نسبتا کم انجام می­شود، با وجود این­که آهنگ برشی کنترل نمی­شود، نتایج نزدیک به گرانروی در برش صفر می­شود. این­که آهنگ برشی در آزمون MFR کنترل نمی­شود بدین معنی است که آزمون تفاوت واقعی در گرانروی مذاب را که به صورت تابعی از جرم مولکولی رخ می­دهد، نشان نمی­دهد.

این مسئله را می­توان با مشاهده مجدد منحنی­های گرانروی برحسب آهنگ برشی برای دو پلی­ پروپیلن که در بخش اول مقاله نشان داده شد، بررسی نمود.MFR  اغلب به صورت معیاری از گرانروی ماده تفسیر می­شود، برای مثال گرانروی بسپار با MFR ۴، ۵/۵ برابر گرانروی بسپار با MFR ۲۲ تلقی می­گردد. با این حال، اگر گرانروی این دو ماده در آهنگ برشی خاص مقایسه شود، می­توان دید که چنین تفسیری درست نیست. بزرگ­ترین تفاوت گرانروی بین دو ماده در کم­ترین آهنگ برشی مشاهده می­شود و حتی در این نقطه، نسبت دو گرانروی دقیقا 1 : 5/3 (44/3 = 1005 / 3460) نیست.

توجه داشته باشید با افزایش آهنگ برشی، تفاوت گرانروی بین دو ماده کاهش می­یابد. در بیشترین آهنگ برشی (s ۱۰۰۰۰) در نمودار شکل ۱، نسبت دو گرانروی تا مقدار ۳۸/۱ کاهش یافته است. هر چه مواد سریع­تر شارش یابند، گرانروی آن­ها شبیه ­تر به ­نظر می­رسد. این به علت جهت ­گیری زنجیره­ های بلند بسپار است، پدیده­ای که اغلب به روان ­شوندگی برشی اشاره می­شود. این رفتار به فرایندکار اجازه می­دهد تا مذاب بسپار در مسیر­های طولانی از طریق راه­ های جریان به نسبتمحدود، به­ ویژه در قالب­گیری تزریقی، حرکت کند.

تفاوت بزرگ­تر اندازه­های گرانروی نشان می­دهد آهنگ برشی برای دو آزمون MFR یکسان نبوده است. پیکان­ ها در شکل 3 آهنگ­های برشی را  که در آن آزمون MFR برای دو مواد انجام شده است، نشان می­دهد.


(ادامه دارد …)



 

متن کامل این مقاله را در شماره ۱۷۹ ام ماهنامه بسپار که در نیمه مردادماه منتشر شده است بخوانید.

بخش اول این مقاله در شماره تیرماه بسپار به چاپ رسیده است.



در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکارخانم ارشاد تماس بگیرید. امکان اشتراک آنلاین بر روی صفحه اصلی همین سایت وجود دارد. 

نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا