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    應(yīng)用案例 | DMA242測試聚丙烯PP

    更新時間:2022-05-23      點擊次數(shù):974

    DMA242測試聚丙烯PP

    簡介

    聚丙烯(PP,(C3H6)n)是由丙烯單體聚合而成的熱塑性聚合物,分為無規(guī)、等規(guī)、間規(guī)三種結(jié)構(gòu)類型,而這三種結(jié)構(gòu)的區(qū)別主要是甲基基團的排布定向不同。因為無規(guī)聚丙烯的結(jié)晶程度不高,而后兩種結(jié)構(gòu)結(jié)晶程度較高,故而有著廣泛的應(yīng)用。


    聚丙烯的熔點溫度約160°C,容易生產(chǎn)加工且具有良好的抗疲勞特性,故而可用作活動鉸鏈。聚丙烯廣泛應(yīng)用在食品和飲料包裝領(lǐng)域特別是奶制品包裝。

    測試條件

    溫度范圍:-170…170°C         

    夾具:三點彎曲20mm          

    動態(tài)力:6.6N     

    比例因子:1.2

    升溫速率:2.5 K/min              

    振幅:± 40 µm                

    頻率:1,2,5,10Hz  

    測試結(jié)果

    對聚丙烯樣品進行多頻率掃描測試,儲能模量E’(黑色曲線,1Hz)在-31°C出現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變,對應(yīng)的損耗模量E’’(紅色曲線)和損耗因子tanδ(藍色曲線)的峰值分別為-24°C和-12°C。我們可以看到,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和曲線本身都是隨著頻率增加而往高溫方向移動。


    對玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域進行主曲線分析評估,根據(jù)時溫疊加原理(William-Landel-Ferry,WLF方程),多頻率DMA測試結(jié)果可以被轉(zhuǎn)換到產(chǎn)品在實際應(yīng)用條件下的溫度和頻率范圍。根據(jù)WLF方程,等溫曲線彼此相互沿著頻率軸進行移動,最終形成覆蓋較廣頻率范圍的單條曲線。


    只有在玻璃化轉(zhuǎn)變E’起始點溫度以上高分子鏈段的運動才能夠發(fā)生,這時“自由體積理論"才是成立的。在這里我們選擇-5°C作為參照溫度,在得到主曲線的同時,WLF方程的常數(shù)C1和C2也同時自動計算得到。主曲線顯示儲能模量E’在頻率10-4到109Hz范圍內(nèi)逐漸增大。

    WLF方程計算得到主曲線

    Arrhenius方程可以對測量數(shù)據(jù)進行額外的描述說明,以tanδ最大值溫度(單位: K)的倒數(shù)為橫坐標,頻率的對數(shù)為縱坐標作圖,由此曲線可以計算得到斜率,即為玻璃化轉(zhuǎn)變的活化能。在本例中,由Arrhenius方程推算出聚丙烯材料的玻璃化轉(zhuǎn)變活化能為304 KJ/mol。

    Arrhenius方程計算轉(zhuǎn)變活化能

    編譯:

    朱明峰

    曾智強

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