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美国赫斯特 POM Hostaform LM140LGZ POM切片性能测试分析
美国赫斯特 POM Hostaform LM140LGZ POM的热性能研究
和其他热塑性高分子材料加工一样,温度是熔融纺丝过程中一项极为重要的工艺参数。熔融温度的设定将直接影响POM纤维的可纺性能。因此,测定熔融纺POM切片的热性能十分重要。
耐热性是成纤高聚物重要的特性之一,它可以反映纤维在制造过程中,可能发生的热裂解和热氧化裂解过程所进行的速度。在很多情况下,高聚物是否能采用熔体纺丝法成型,要受到可能发生热裂解或热氧化裂解的限制。
聚甲醛的降解机理比较复杂,如前所述可归纳为链端解聚、自动氧化降解、酸解水解、被氧化的降解产物导致的酸解水解和热裂解反应。降解反应产生的甲醛或聚合物被裂解成小分子化合物而气化,有可能造成POM熔体中含有气泡或导致熔体挤出时熔体破裂,影响POM初生纤维的结构和性能,严重的情况下甚至由于美国赫斯特 POM Hostaform LM140LGZ POM分解过大而造成POM熔体不能成丝,阻碍POM纺丝的进行H2。。因此,有必要对POM切片进行热稳定性测试,并对其热分解动力学行为进行研究,为POM熔融纺丝工艺提供依据。
就熔融纺丝而言,对POM原料的热稳定性的要求比一般塑料加工的要高。这是因为纺丝时极少量气体的产生,便会使纺丝断头,或使纤维中形成空泡,因而大大降低纤维的强度。基于此原因,对POM热稳定性的规格一般要求不存在热不稳定部分,热分解速率应小于O.02%/min[45I。从表2.2可以看出,在240℃时,POM的热分解速率高于O.02%/min,不符合热稳定性的规格要求;温度在230℃以下时,热分解速率小于O.02%/min,符合热稳定性的规格要求。以上分析表明,POM的纺丝温度应当选择在230℃以下,POM原料的热稳定性良好,基本不存在热不稳定部分,符合熔融纺丝对POM热稳定性的要求。
美国赫斯特 POM Hostaform LM140LGZ POM的粘性行为
粘度是流动流体内摩擦的量度,从微观上来说,高聚物的长链状分子流动时,是以链段为单位从一个平衡位置跃过能垒向另一个平衡位置跃迁,各链段间相互牵制,其粘度受众多因素的影响。例如:剪切速率、分子量及其分布、溶液的浓度、温度、流变体系的组成及化学结构等都对粘度有影响。
通常高聚物流体是非牛顿流体,其粘度77随剪切速率户而变化。当剪切速率特别低时,粘度与剪切速率无关,当剪切速率增大时,粘度从零切粘度始下降。
不同温度下POM的表观粘度随剪切速率变化的趋势大体一致,都是随剪切速率户升高表观粘度降低。对于粘度随矿升高而降低的现象,也就是“剪切变稀”的现象。出现这一现象的主要原因是高聚物在流动过程中随剪切速率的增加,分子的取向使流动阻力减小,粘度降低。在流动过程中聚合物分子链一方面取向流动,另一方面松弛收缩,两方面都具有一定的阻力;当剪切速率增大时,松弛时间不变而流动时间缩短,分子链来不及松弛收缩或已取向的分子链只收缩了一部分,减少了收缩所产生的阻力,分子的取向增大,所以导致粘度下降。温度升高,熔体粘度降低,这是因为随温度升高,熔体的自由体积增加,链段运动能力增强,分子间的相互作用力减弱,使高聚物的流动性增大,因而熔体的粘度随温度的增大而减小,在POM纺丝加工中,温度是进行粘度调节的首要手段。且随着剪切速率的增加,温度对粘度的敏感性降低。
美国赫斯特 POM Hostaform LM140LGZ POM的粘流活化能在10—30kJ/mol之间,数值较小,这是因为聚甲醛为柔性高分子,分子链柔顺性好,链内旋转的位垒低,流动单元链段就短,按照高分子流动的分段移动机理,柔性分子链流动所需要的空穴就小,流动活化能也较低,因而在较低的温度下即可发生粘性流动,易于加工成型;而美国赫斯特 POM Hostaform LM140LGZ POM的粘流活化能小,表观粘度随温度的变化不大,在加工中调节流动性时,如果仅仅改变温度则不行,因为温度升高很多时,它的表观粘度降低仍有限,而在另一方面,这样大幅度地提高温度可能使它发生降解,从而降低制品的质量,而且对成型设备等的损耗也较大。随着剪切速率的增大,纺丝熔体的粘流活化能降低。即在低的剪切速率下,纺丝流体的粘度对温度的敏感性较高;随着剪切速率的升高这种敏感性降低。由于纺丝熔体是切力变稀的粘弹性流体,当剪切速率增加时,粘度降低,纺丝熔体具有更优异的流动性能,所以可以通过提高剪切速率来降低纺丝熔体的粘流活化能。
小结
1.美国赫斯特 POM Hostaform LM140LGZ POM切片吸热起始温度为145.45℃,终止温度为164.39。C,峰值为162.03。C,R13POM切片的熔点。POM切片在266.0。C时开始分解,297.7。C时分解速度最快,在305.6℃时分解结束。
2.等温分解动力学分析表明,POM切片的热降解反应为一级反应,分解活化能为E=367.87kJ/mol,在230 oC以下时,热分解速率小于0.02%/min,符合热稳定性的规格要求。所以POM熔融纺丝温度应低于230℃。
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