Wskaźnik szybkości płynięcia

Urządzenie pomiarowe MFI

Wskaźnik płynięcia stopu ( MFI ) jest miarą łatwości płynięcia stopionego polimeru termoplastycznego . Jest ona zdefiniowana jako masa polimeru, w gramach, przepływająca w ciągu dziesięciu minut przez kapilarę o określonej średnicy i długości pod wpływem ciśnienia przyłożonego za pomocą określonych alternatywnych odważników grawimetrycznych dla alternatywnych zalecanych temperatur. Przetwórcy polimerów zwykle korelują wartość MFI z gatunkiem polimeru, który muszą wybrać dla różnych procesów, i najczęściej tej wartości nie towarzyszą jednostki, ponieważ przyjmuje się, że jest to g/10 min. Podobnie warunki testowe pomiaru MFI są zwykle wyrażane w kilogramach, a nie w jakichkolwiek innych jednostkach. Metoda jest opisana w podobnych normach ASTM D1238 i ISO 1133.

Szybkość płynięcia stopu jest pośrednią miarą masy cząsteczkowej, przy czym wysoki wskaźnik szybkości płynięcia odpowiada niskiej masie cząsteczkowej. Jednocześnie szybkość płynięcia stopu jest miarą zdolności roztopionego materiału do płynięcia pod ciśnieniem. Szybkość płynięcia jest odwrotnie proporcjonalna do lepkości stopu w warunkach badania, choć należy pamiętać, że lepkość każdego takiego materiału zależy od przyłożonej siły. Stosunki między dwiema wartościami szybkości płynięcia dla jednego materiału przy różnych masach grawimetrycznych są często stosowane jako miara szerokości rozkładu masy cząsteczkowej.

Szybkość płynięcia stopu jest bardzo często stosowana w przypadku poliolefin, polietylenu mierzonego w temperaturze 190°C i polipropylenu w temperaturze 230°C. Inżynier zajmujący się tworzywami sztucznymi powinien wybrać materiał o wskaźniku szybkości płynięcia wystarczająco wysokim, aby stopiony polimer mógł być łatwo uformowany w zamierzony wyrób, ale wystarczająco niskim, aby wytrzymałość mechaniczna końcowego wyrobu była wystarczająca do jego zastosowania.

Pomiar

Przegląd pomiaru wskaźnika szybkości płynięcia (MFI)

Norma ISO 1133-1 reguluje procedurę pomiaru szybkości płynięcia stopu. Procedura ustalania MIF jest następująca:

1. Niewielka ilość próbki polimeru (około 4 do 5 gramów) jest pobierana do specjalnie zaprojektowanego aparatu MFI. Do urządzenia wkłada się matrycę z otworem o średnicy zwykle około 2 mm .
2. Materiał jest odpowiednio zapakowany wewnątrz lufy, aby uniknąć tworzenia się kieszeni powietrznych .
3. Wprowadza się tłok, który działa jako medium powodujące wytłaczanie stopionego polimeru.
4. Próbka jest wstępnie podgrzewana przez określony czas: 5 min w 190°C dla polietylenu i 6 min w 230°C dla polipropylenu .
5. Po podgrzaniu na tłok wprowadzany jest określony ciężar. Przykładowe obciążniki standardowe to 2,16 kg, 5 kg itd.
6. Ciężar wywiera siłę na stopiony polimer i natychmiast zaczyna przepływać przez matrycę.
7. Próbkę stopu pobiera się po żądanym czasie i dokładnie waży.
8. MFI wyraża się w gramach polimeru na 10 minut trwania testu.

Synonimy wskaźnika płynięcia to wskaźnik szybkości płynięcia i wskaźnik płynięcia . Częściej używane są ich skróty: MFI , MFR i MI .

W sposób mylący, MFR może również wskazywać „stosunek szybkości płynięcia”, stosunek między dwoma wskaźnikami szybkości płynięcia przy różnych masach grawimetrycznych. Dokładniej, należy to podać jako FRR (stosunek natężenia przepływu) lub po prostu współczynnik przepływu. FRR jest powszechnie używany jako wskaźnik wpływu rozkładu masy cząsteczkowej materiału na zachowanie reologiczne.

dawniej: ( MFI = Wskaźnik szybkości płynięcia ) → obecnie: ( MFR = Szybkość płynięcia masowego stopu )

dawniej: ( MVI = Wskaźnik objętości stopu ) → obecnie: ( MVR = Szybkość płynięcia objętości stopu )

dawniej: ( MFR = współczynnik szybkości płynięcia ) → obecnie: ( FRR = współczynnik szybkości płynięcia )

Parametrem przepływu, który jest łatwo dostępny dla większości procesorów, jest MFI. MFI jest często używany do określenia, w jaki sposób polimer będzie przetwarzany. Jednak MFI nie uwzględnia ścinania, szybkości ścinania ani historii ścinania i jako taki nie jest dobrą miarą okna przetwarzania polimeru. Jest to jednopunktowy pomiar lepkości przy stosunkowo niskiej szybkości ścinania i temperaturze. Wcześniej często mówiono, że MFI daje „kropkę”, podczas gdy tak naprawdę potrzebny jest „wykres” dla przetwórców polimerów. Jednak obecnie nie jest to prawdą z powodu unikalnego podejścia opracowanego do szacowania reogramu wyłącznie na podstawie wiedzy MIF.

Urządzenie MFI nie jest wytłaczarką w konwencjonalnym znaczeniu przetwarzania polimerów, ponieważ nie ma śruby do ściskania, podgrzewania i ścinania polimeru. MFI dodatkowo nie uwzględnia rozgałęzień długich łańcuchów ani różnic między reologią ścinania i wydłużania. Dlatego dwa polimery o tym samym MFI nie będą zachowywać się tak samo w żadnych danych warunkach przetwarzania.

Zależność między MFI a temperaturą można wykorzystać do uzyskania energii aktywacji polimerów. Energie aktywacji opracowane na podstawie wartości MFI mają tę zaletę, że są proste i łatwo dostępne. Koncepcję uzyskiwania energii aktywacji z MFI można rozszerzyć również na kopolimery, w których występuje anomalna zależność lepkości stopu od temperatury, prowadząca do istnienia dwóch różnych wartości energii aktywacji dla każdego kopolimeru.

Aby uzyskać szczegółową symulację numeryczną wskaźnika szybkości płynięcia, patrz lub.

Formuła wskaźnika szybkości płynięcia

dawniej MFI (obecnie MFR ) = Waga (gram) stopionych próbek w ciągu 10 minut

Tester wskaźnika szybkości płynięcia