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橡膠聚合物及其化合物的表征
  瀏覽次數(shù):9922  發(fā)布時(shí)間:2018年11月09日 15:55:33
[導(dǎo)讀] 傳統(tǒng)的橡膠試驗(yàn)方法剖煌,如門(mén)尼粘度計(jì)和無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀(MDR)測(cè)試痰腮,已被用于監(jiān)測(cè)混合批次的質(zhì)量達(dá)數(shù)十年之久而芥。然而,由于彈性產(chǎn)品性能要求變得越來(lái)越苛刻膀值,并且需要高度工程化的材料來(lái)滿足這些要求棍丐,因此對(duì)粘彈性性能差異有更大敏感性的測(cè)試方法是必不可少的。
 
傳統(tǒng)的橡膠試驗(yàn)方法沧踏,如門(mén)尼粘度計(jì)和無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀(MDR)測(cè)試歌逢,已被用于監(jiān)測(cè)混合批次的質(zhì)量達(dá)數(shù)十年之久。然而翘狱,由于彈性產(chǎn)品性能要求變得越來(lái)越苛刻秘案,并且需要高度工程化的材料來(lái)滿足這些要求,因此對(duì)粘彈性性能差異有更大敏感性的測(cè)試方法是必不可少的潦匈。
 
高分子材料的物理和結(jié)構(gòu)性能阱高,包括分子量、分子量分布和長(zhǎng)鏈支化的程度茬缩,是與大體積化合物和流變行為變化有關(guān)的最具影響的參數(shù)之一讨惩。聚合物體系結(jié)構(gòu)的差異直接影響到加工性和流變行為,如熔體流動(dòng)速率寒屯、離模膨脹荐捻、熔體加工穩(wěn)定性以及在吹塑、注射成型寡夹、壓片成形处面、電纜套管擠出和其他加工過(guò)程中的可恢復(fù)剪切和內(nèi)部應(yīng)力。使用橡膠加工分析儀 (RPA) 的流變特性提供了一種快速菩掏、簡(jiǎn)便的方法來(lái)測(cè)量這些性能魂角,提供了一種理解聚合物結(jié)構(gòu)和開(kāi)發(fā)整體性能結(jié)構(gòu)關(guān)系的手段。這些方法可以為生產(chǎn)工程師和生產(chǎn)商提供關(guān)于原料聚合物和彈性化合物的加工性的寶貴的預(yù)測(cè)性信息智绸,可用于加快和有效地開(kāi)發(fā)出外理問(wèn)題的解決方案野揪。
 
本文介紹了在小應(yīng)變狀態(tài)下的線性粘彈性以及在高應(yīng)變狀態(tài)下的非線性粘彈性的先進(jìn)的流變測(cè)量访忿,以及如何關(guān)聯(lián)這些測(cè)量值到彈性產(chǎn)品的聚合物鏈結(jié)構(gòu)。利用橡膠加工分析儀對(duì)高分子和橡膠化合物的分子量斯稳、分子量分布和長(zhǎng)鏈支化進(jìn)行了評(píng)價(jià)海铆。我們提出了一些場(chǎng)景,在這些場(chǎng)景中挣惰,RPA用于識(shí)別與加工差異相關(guān)的樣品中的關(guān)鍵不同點(diǎn)卧斟。一些測(cè)試技術(shù)包括標(biāo)準(zhǔn)頻率掃描和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變掃描實(shí)驗(yàn)的線性和非線性響應(yīng)。這些測(cè)試的結(jié)果也與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試憎茂,如來(lái)自無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀的門(mén)尼粘度和硫化曲線相比較珍语。
 
實(shí)驗(yàn)
 
RPA Elite(特拉華州紐卡斯?fàn)柕腡A儀器公司)是一款先進(jìn)的無(wú)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)剪切流變儀,它致力于聚合物竖幔、橡膠和橡膠化合物在加工制造的所有階段中提供完整的粘彈性特性板乙。通過(guò)硫化過(guò)程和原位硫化狀態(tài),RPA Elite提供了有關(guān)材料在預(yù)硫化狀態(tài)下的粘彈性行為的寶貴數(shù)據(jù)拳氢。就像橡膠行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)一樣募逞,樣品被密封在雙錐形模中并施加高壓力壓縮。本設(shè)計(jì)提供了一種封閉的測(cè)試腔, 防止試樣邊緣的熔體斷裂饿幅,且壓縮力可防止試樣在測(cè)試過(guò)程中滑移。這兩種特性對(duì)于在非線性體系中獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)至關(guān)重要戒职,特別是在大振幅振蕩應(yīng)變(LAOS)測(cè)試中栗恩。采用標(biāo)準(zhǔn)振蕩試驗(yàn),如頻率掃描和應(yīng)變掃描等方法洪燥,在RPA中獲得了三元乙丙橡膠磕秤、BR和橡塑化合物的粘彈性性能。頻率掃描是從0.0628 rad/秒到314 rad/秒或0.01赫茲到50hz捧韵,使用一個(gè)適當(dāng)?shù)膽?yīng)變幅度內(nèi)的線性粘彈性狀態(tài)的測(cè)試標(biāo)本市咆,而應(yīng)變掃描,則執(zhí)行從0.1°到90°的弧度再来,使用適當(dāng)?shù)念l率振蕩蒙兰。在測(cè)試腔內(nèi)使用約5.5克的材料(±5%), 并用4.5巴夾緊壓力進(jìn)行壓縮。在進(jìn)行粘彈性測(cè)量之前芒篷,允許樣品在測(cè)試腔內(nèi)松馳10~15分鐘搜变,以便在加載過(guò)程中有足夠的時(shí)間來(lái)處理任何內(nèi)部應(yīng)力消散。
 
結(jié)果與討論
 
含三元乙丙橡膠(EPDM)的加工挑戰(zhàn)
 
在本例中针炉,原料供應(yīng)商從EPDM 1改為EPDM 2挠他。兩種樣品都有類(lèi)似的產(chǎn)品規(guī)格,其門(mén)尼粘度相當(dāng)于65 MU篡帕,乙烯含量約為50%殖侵,ENB含量分別為9%和7.5%贸呢。盡管有類(lèi)似的規(guī)格,EPDM 2生產(chǎn)的化合物經(jīng)歷了重大的加工挑戰(zhàn)拢军,如擠出和油結(jié)合的困難楞陷。利用頻率掃頻來(lái)測(cè)量每個(gè)試樣的粘彈性響應(yīng),作為時(shí)間或頻率的函數(shù)朴沿。作為頻率函數(shù)的復(fù)態(tài)粘度如圖1A所示猜谚。復(fù)態(tài)粘度是測(cè)量材料的流動(dòng)能力。測(cè)量表明赌渣,與一個(gè)較低的復(fù)態(tài)粘度樣品相比魏铅,一個(gè)更高的復(fù)態(tài)粘度樣品將表現(xiàn)出更大的流動(dòng)阻力。分析復(fù)態(tài)粘度作為一種頻率函數(shù)坚芜,可以通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程來(lái)了解聚合物化合物的整體流動(dòng)狀況览芳。例如,兩個(gè)樣品顯示出剪切稀釋性, 表現(xiàn)為隨著剪切速率或頻率的增加鸿竖,復(fù)態(tài)粘度下降沧竟。這與生產(chǎn)這些材料所需的功率的降低有關(guān),因?yàn)檩^低粘度的材料通常比較高粘度的化合物需要更少的能量來(lái)加工缚忧。在較高頻率下悟泵,EPDM 1復(fù)態(tài)粘度低于EPDM 2,并表現(xiàn)出更大程度的剪切稀釋闪水。
 
 
圖1糕非、從頻率掃描數(shù)據(jù)顯示復(fù)態(tài)粘度(A)和tanδ(B)作為EPDM 1和EPDM 2的剪切速率函數(shù);盡管有著類(lèi)似的門(mén)尼粘度規(guī)格, 頻率譜卻顯示出兩種材料之間的粘彈性差異
 
除了復(fù)態(tài)粘度球榆,頻率掃描的數(shù)據(jù)也可以通過(guò)繪制tanδ作為頻率函數(shù)來(lái)分析朽肥,如圖1B所示。tanδ只是粘性模量與彈性模量的比值(G〞/Gˊ)持钉,與材料的彈性有關(guān)衡招。我們可以看到,兩個(gè)樣品的tanδ的剪切速率約為1.6 1/秒, 這與在門(mén)尼試驗(yàn)中應(yīng)用于樣品的剪切速率有關(guān)每强。這是預(yù)期的始腾,因?yàn)閮蓚€(gè)樣品都顯示有一個(gè)門(mén)尼粘度為65MU。反之空执,在低剪切率下觀察到行為的較大差異窘茁,這相當(dāng)于較長(zhǎng)的時(shí)間尺度。EPDM 1顯示較低的tanδ值脆烟,約為0.85的最低測(cè)試剪切速率山林,而EPDM 2的tanδ約為1.25。較小的tanδ值表示材料內(nèi)的彈性較大,這可能與較高的分子量或分支的存在相關(guān)驼抹。在與長(zhǎng)時(shí)間尺度相關(guān)的低頻上觀察到復(fù)態(tài)粘度和tanδ的顯著差異桑孩,表明高分子結(jié)構(gòu),如分子量或支化度不同框冀。在低頻區(qū)域內(nèi)進(jìn)行探測(cè)會(huì)產(chǎn)生與分子量相關(guān)的信息流椒,而門(mén)尼試驗(yàn)則無(wú)法測(cè)量。低頻響應(yīng)對(duì)于預(yù)測(cè)這些材料在具有低剪切率的過(guò)程中的流動(dòng)行為特別有用明也,例如在制造過(guò)程的啟動(dòng)期間宣虾,特別是當(dāng)材料在模具內(nèi)松弛和流動(dòng)時(shí)。
 
 
圖2温数、以彈性模量(Gˊ)和tanδ作為應(yīng)變函數(shù)绣硝,從應(yīng)變掃描中的數(shù)據(jù)繪圖;在高應(yīng)變撑刺、非線性狀態(tài)下EPDM 1與EPDM 2之間有著顯著差異
 
然后用應(yīng)變掃描來(lái)研究?jī)蓚€(gè)樣品之間長(zhǎng)鏈支化的存在和程度鹉胖,如圖2所示。兩種樣品在小應(yīng)變下表現(xiàn)出相似的行為够傍,彈性模量Gˊ在低應(yīng)變下大約80 kPa甫菠。彈性模量與材料中的彈性分量有關(guān),并與材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)程度有關(guān)冕屯。高模量值對(duì)應(yīng)于一個(gè)強(qiáng)大的顯微結(jié)構(gòu)寂诱,如高分子量、更剛性的聚合物鏈化學(xué)結(jié)構(gòu)或聚合物和添加劑之間的相互作用安聘。在小于近似2°弧度的應(yīng)變下痰洒,兩個(gè)試樣的模量與應(yīng)變無(wú)關(guān)。這是預(yù)期的搞挣,并被確定為線性粘彈性狀態(tài)带迟。在比2°臨界應(yīng)變高的應(yīng)變中音羞,兩個(gè)模量均下降囱桨,表現(xiàn)出對(duì)應(yīng)變的依賴(lài)性。這個(gè)區(qū)域被稱(chēng)為非線性狀態(tài)嗅绰,可以提供對(duì)材料分支性質(zhì)的洞察舍肠。在高應(yīng)變振幅下,兩個(gè)聚合物之間的顯著差異透過(guò)tanδ的偏差被觀察到窘面。在非線性狀態(tài)中的應(yīng)變測(cè)試顯示翠语,對(duì)聚合物體系結(jié)構(gòu)的差異有更大的敏感性。
 
 
圖3财边、原始應(yīng)力與剪切速率圖, 稱(chēng)為利薩茹圖, 圖所示為EPDM 1和EPDM 2在90°弧度或1255%的應(yīng)變肌括;EPDM 2觀測(cè)到二次循環(huán), 而EPDM 1未見(jiàn)循環(huán), 表明長(zhǎng)鏈支化存在差異
 
通過(guò)仔細(xì)觀察利薩茹曲線圖(以瞬時(shí)應(yīng)力對(duì)應(yīng)剪切速率繪制的圖),如圖3所示酣难,在90°弧度和1255% 應(yīng)變處谍夭,樣品響應(yīng)的差異是顯而易見(jiàn)的黑滴。眾所周知,利薩茹圖顯示二次循環(huán)是一個(gè)線性聚合物結(jié)構(gòu)的表征紧索,而無(wú)二次循環(huán)則是支化聚合物結(jié)構(gòu)的特征袁辈。數(shù)據(jù)顯示,EPDM 1為支化聚合物珠漂,而EPDM 2則是一種線性聚合物晚缩。進(jìn)一步定量分析可以通過(guò)計(jì)算基于應(yīng)力和剪切率響應(yīng)的長(zhǎng)鏈支化 (LCB) 指數(shù)。負(fù)LCB指數(shù)表示的是線性聚合物媳危,而支化聚合物則顯示為正數(shù)值荞彼。在這種情況下,EPDM 1的LCB指數(shù)為1.21济舆,而EPDM 2的LCB指數(shù)為-1.25卿泽,可確認(rèn)EPDM 1是支化結(jié)構(gòu),而EPDM 2是線性的滋觉。如圖1所示的頻率掃描签夭,EPDM 1的支化性質(zhì)也驗(yàn)證了在低頻下具較高粘度和較低的tanδ,這兩種情況都表明了材料具有更高的彈性椎侠。此外第租,與EPDM 2相比,EPDM 1表現(xiàn)出較大程度的剪切稀化我纪。長(zhǎng)鏈支化可以改善添加劑的加入和材料的剪切稀化的能力慎宾,這有助于加工。從EPDM 1轉(zhuǎn)換為EPDM 2時(shí)所遇到的加工問(wèn)題浅悉,可追溯到EPDM 2中缺乏長(zhǎng)鏈支化趟据。通過(guò)對(duì) RPA的測(cè)試,可以幫助解決和發(fā)現(xiàn)在更換EPDM供應(yīng)商后所出現(xiàn)的加工處理難題的根本原因术健。幾乎沒(méi)有其他分析技術(shù)可用于實(shí)際表征這些重要的聚合物性能汹碱。
 
 
圖4、兩批橡膠復(fù)合物的無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀的硫化曲線荞估;這兩條曲線的最小扭矩是相似的, 表明它們加工過(guò)程相似咳促;然而, 制造過(guò)程中的行為卻不同
 
橡膠復(fù)合物的擠出不穩(wěn)定性
 
RPA不僅可以通過(guò)測(cè)量原材料的粘彈性特性來(lái)解決處理中的問(wèn)題,還可以用來(lái)測(cè)量橡膠化合物的性能勘伺。粘彈性性能的差異會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)困難跪腹。在本例體驗(yàn)到在生產(chǎn)過(guò)程中擠出的不穩(wěn)定性。一批材料加工未出現(xiàn)問(wèn)題飞醉,而另一批則在擠出機(jī)上顯示出燒焦問(wèn)題冲茸,導(dǎo)致產(chǎn)品表面帶有橙色或桔皮紋理。兩批橡膠都用無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀進(jìn)行測(cè)試, 具有代表性的曲線如圖4所示。硫化曲線表明轴术,樣品1在加工過(guò)程中表現(xiàn)出燒焦行為蹲盘,比沒(méi)出現(xiàn)加工問(wèn)題的樣品2的硫化速度慢。此外膳音,這兩條曲線顯示一個(gè)類(lèi)似的約1 dNm的最小扭矩召衔。MDR測(cè)試的結(jié)果無(wú)法區(qū)分材料之間的差異,也沒(méi)有顯示確定處理問(wèn)題的根本原因所需的信息祭陷。
 
 
圖5苍凛、從頻率掃描數(shù)據(jù)顯示復(fù)態(tài)粘度作為樣品1和樣品 2的角頻率函數(shù);頻率譜顯示兩種樣品在加工過(guò)程中的相似行為, 特別是在高剪切速率范圍內(nèi), 與擠出工藝中的流動(dòng)行為相關(guān)
 
用RPA進(jìn)行頻率掃描測(cè)試兵志,以表征兩個(gè)樣品醇蝴,并將其粘彈性與加工行為聯(lián)系起來(lái)。復(fù)態(tài)粘度在圖5中顯示為角頻率函數(shù)想罕。當(dāng)角頻率與剪切速率的增加悠栓,復(fù)態(tài)粘度減小,兩種試樣均表現(xiàn)為剪切稀化行為按价。然而惭适,樣品1顯示在提高頻率時(shí)粘度略低,這與高剪切率相對(duì)應(yīng)楼镐。相反癞志,樣品1也顯示了在低角頻率下有較高的粘度,這與更強(qiáng)的流動(dòng)阻力相對(duì)應(yīng)框产。這通常與較高的彈性有關(guān)凄杯。相同的數(shù)據(jù)重繪tanδ作為頻率函數(shù),圖6中突出顯示了樣品之間的彈性差異秉宿。兩個(gè)樣品之間的tanδ有很大的不同戒突,在1 rad/秒下樣品1顯示的值為 0.725, 而樣品2為0.89。這表明樣品1比樣品2更有彈性描睦。彈性的增加可以歸因于較高的分子量或長(zhǎng)鏈支化的存在膊存。
 
 
圖6、從頻率掃描數(shù)據(jù)顯示tanδ作為樣品 1和樣品2角頻率的函數(shù)酌摇;在低角頻率下觀察到試樣粘彈性響應(yīng)的顯著差異, 與高分子結(jié)構(gòu)相關(guān)膝舅;樣品 1顯示了一個(gè)較低的tanδ值, 表明具較高的彈性
 
進(jìn)一步的分析包括一個(gè)大振幅振蕩應(yīng)變剪切測(cè)試的兩個(gè)樣品, 其中的應(yīng)變變化從0.3% 到1000% 以上的應(yīng)變嗡载。兩個(gè)樣品的存儲(chǔ)模數(shù)(Gˊ)和tanδ顯示為圖7中的應(yīng)變百分比函數(shù)窑多。在非線性狀態(tài)中,行為偏差被視為應(yīng)用應(yīng)變?cè)黾油莨觥悠?的貯存模量仍高于樣品2埂息,表明材料內(nèi)有較強(qiáng)的彈性結(jié)構(gòu)。如前所述,這等同于更強(qiáng)的微觀結(jié)構(gòu)千康,通常是由于較高的分子量享幽,聚合物剛性和添加劑的相互作用所引起的。這也證實(shí)了tanδ信號(hào)拾弃,與樣品1顯示一個(gè)更低的tanδ值桩,對(duì)應(yīng)于更大的彈性。將瞬態(tài)剪切應(yīng)力與利薩茹圖中的剪切速率進(jìn)行繪制豪椿,可以重構(gòu)90°弧度的數(shù)據(jù)或1255%的應(yīng)變百分比奔坟。從利薩茹圖可以計(jì)算長(zhǎng)鏈支化指數(shù)。兩個(gè)利薩茹圖都表現(xiàn)出二次循環(huán)的缺乏搭盾,表明了長(zhǎng)鏈支化的存在咳秉。這是確定的正長(zhǎng)鏈支化指數(shù)值,當(dāng)中樣品1是2.73鸯隅,樣品2是0.18澜建。長(zhǎng)鏈支化指數(shù)表明,與樣品2相比樣品1具有較高的長(zhǎng)鏈支化蝌以,這可通過(guò)頻率和振幅譜中的tanδ值確定炕舵。回想一下跟畅,樣品1展示了一個(gè)更低的tanδ幕侠,它對(duì)應(yīng)于更高的彈性程度。
 
 
圖7碍彭、用應(yīng)變掃描中的數(shù)據(jù)繪圖晤硕,彈性模量(Gˊ)和tanδ作為應(yīng)變的函數(shù);在高應(yīng)變中觀察到橡膠化合物樣品之間的顯著差異庇忌;在非線性狀態(tài)中, 利薩茹圖顯示兩個(gè)樣品在90°弧度(內(nèi)凹)應(yīng)用振蕩期間長(zhǎng)鏈支化和能量耗散的差異
 
長(zhǎng)鏈支化的存在有助于材料的彈性特性舞箍。通常,長(zhǎng)鏈支化的存在改善了加工性皆疹。然而疏橄,盡管長(zhǎng)鏈支化的程度較高,但工藝工程師發(fā)現(xiàn)了樣品1的挑戰(zhàn)和燒焦的問(wèn)題略就。在繪制瞬態(tài)應(yīng)力應(yīng)變時(shí)捎迫,通過(guò)測(cè)量橢圓內(nèi)的面積,從利薩茹圖可以計(jì)算出振蕩和剪切過(guò)程中消散的功表牢。這消散的功與粘性發(fā)熱有關(guān)窄绒,這種熱量必須從材料中除去,否則會(huì)導(dǎo)致局部溫度升高崔兴。在90°弧度彰导,或1255%應(yīng)變百分比上分析, 顯示樣品1和 樣品2的功消散分別為177焦和169焦蛔翅。與樣品2相比,在高剪切下位谋,樣品1顯示了較大的能量消散山析,這是類(lèi)似于在擠出機(jī)內(nèi)經(jīng)歷的剪切率。由于在擠出機(jī)內(nèi)剪切掏父,能量耗散量越大笋轨,試樣內(nèi)的局部溫度就會(huì)增加。
 
 
圖8赊淑、兩個(gè)丁二烯橡膠樣品模擬混合前后的tanδ和長(zhǎng)鏈支化(LCB)指數(shù)翩腐;BR 1的粘彈性性能相對(duì)不受剪切和溫度的影響, 而B(niǎo)R 2則表現(xiàn)出顯著的變化, 表明材料中的一些不穩(wěn)定性
 
盡管DMR曲線顯示樣品1將硫化較慢, 但在樣品內(nèi)的局部溫度升高,會(huì)造成在擠出過(guò)程中由于誘發(fā)剪切產(chǎn)生的能量耗散可能導(dǎo)致的樣品1在擠出過(guò)程中燒焦膏燃。RPA能夠量化兩種橡膠化合物之間的差異茂卦,并幫助工藝工程師通過(guò)降低擠出機(jī)的速度來(lái)優(yōu)化其加工條件,然后重新評(píng)估配方設(shè)計(jì)组哩。
 
 
圖9等龙、顯示了模擬混合步驟引起的BR 1和BR 2的百分比變化;BR 1中的tanδ和LCB指數(shù)不受影響伶贰,百分比變化小于3%和15%蛛砰,而B(niǎo)R 2的粘彈性性能受到高度影響,有著近似于50%和100%的變化
 
不同供應(yīng)商BR的穩(wěn)定性差異
 
對(duì)于某些聚合物黍衙,如BR泥畅、SBR和丁腈橡膠,了解在受剪切和溫度的影響(例如在混合過(guò)程中所經(jīng)歷的老化量)是很重要的琅翻。在這種情況下位仁,RPA可以用來(lái)在高剪切和溫度下給聚合物加壓,模擬混合過(guò)程方椎,通過(guò)測(cè)量粘彈性性質(zhì)來(lái)評(píng)估聚合物結(jié)構(gòu)的變化聂抢。通過(guò)適當(dāng)?shù)臏y(cè)試方法, RPA可用于在混合過(guò)程前對(duì)材料進(jìn)行表征, 模擬混合過(guò)程, 然后在模擬混合后對(duì)材料進(jìn)行表征, 全部在一次測(cè)試中完成。兩個(gè)BR樣品從不同的供應(yīng)商獲得, 含有45 MU的相同規(guī)格, 順式1,4丁二烯含量>96%棠众。在RPA中在150℃琳疏,以1赫茲400%的振蕩應(yīng)變處理10分鐘,模擬老化過(guò)程闸拿。在老化過(guò)程前后空盼,采用頻率掃描和振幅掃描法測(cè)量粘彈性性能。其老化過(guò)程前后的tanδ和長(zhǎng)鏈支化指數(shù)如圖8所示新荤。在模擬混合步驟中揽趾,BR 1的粘彈性性能沒(méi)有顯著變化,tanδ僅剩2.5左右迟隅,LCB指數(shù)增加不到1但骨。然而,在模擬混合步驟后智袭,BR 2的tanδ從大于4降到小于3奔缠,LCB指數(shù)從不到4上升到超過(guò)7,表明由于混合過(guò)程吼野,聚合物體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化校哎。如圖9所示,BR 1的tanδ和LCB指數(shù)的變化分別小于3%和15%瞳步;而相比之下闷哆,BR 2的tanδ改變超過(guò)50%,LCB指數(shù)改變了100%单起。tanδ的減少和LCB指數(shù)的增加對(duì)應(yīng)于混合步驟后支化程度的增加抱怔。據(jù)了解,對(duì)于某些丁二烯橡膠樣品嘀倒,在骨架上的碳-碳雙鍵上會(huì)發(fā)生剪切反應(yīng)屈留,這可以在聚合物中產(chǎn)生長(zhǎng)鏈分支,這取決于合成過(guò)程中使用的穩(wěn)定方法测蘑。測(cè)試這兩個(gè)丁二烯橡膠顯示BR 2比BR 1更不穩(wěn)定灌危。通過(guò)混合過(guò)程量化和測(cè)量聚合物體系結(jié)構(gòu)的變化,可以幫助工程師在生產(chǎn)過(guò)程中及早篩查碳胳,并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整勇蝙。
 
總結(jié)
 
RPA可以用來(lái)測(cè)量橡膠化合物和原始聚合物的粘彈性特性,作為剪切速率和撓度的函數(shù)挨约,直接與流動(dòng)和加工行為有關(guān)味混。從頻率掃描和振幅掃描獲得的數(shù)據(jù)可以用來(lái)識(shí)別聚合物體系結(jié)構(gòu)的差異,如長(zhǎng)鏈支化的存在和分子量與分子量分布的變化诫惭。對(duì)RPA的測(cè)試能夠區(qū)分許多來(lái)自不同供應(yīng)商的EPDM以及那些標(biāo)準(zhǔn)門(mén)尼和MDR測(cè)試失效的橡膠化合物的差異惜傲。
 
此外,RPA可用于模擬在受控溫度下的剪切過(guò)程贝攒。在模擬混合步聚前后的粘彈性試驗(yàn)可以用來(lái)測(cè)量丁二烯橡膠的穩(wěn)定性盗誊,并能識(shí)別由于長(zhǎng)鏈支化增加而導(dǎo)致聚合物穩(wěn)定性的不足。
了解材料在幾個(gè)剪切速率下的流動(dòng)行為變得越來(lái)越重要隘弊,因?yàn)楝F(xiàn)在正在使用各種不同的催化劑的合成技術(shù)哈踱,這可能會(huì)導(dǎo)致從供應(yīng)商到供應(yīng)商的一系列不同粘彈性性能,甚至從一批到一批的不同梨熙。通過(guò)RPA測(cè)試數(shù)據(jù)可以用來(lái)識(shí)別聚合物體系結(jié)構(gòu)的變化开镣,提供對(duì)流動(dòng)行為的洞察力,從而可以提前優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)咽扇,減少浪費(fèi)邪财。