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熔體流動速率 (MFR、MVR)

熔體流動速率是用於衡量熔融塑膠流動性的指標,也是熱塑性塑膠品質管制的一個典型指標。最初稱為熔體流動指數或熔體指數(通常用於聚乙烯,但也適用於各種材料),現在的標準名稱是熔體質量流動速率或 MFR,這是一種以 g/10min 為單位表示的質量流動(SI 單位)。另一種替代量是以 cm3/10min 為單位表示的體積流動(SI 單位),稱為熔體體積流動速率或 MVR。MVR 乘以熔體密度(即材料在熔融狀態下的密度)即可得到 MFR。

典型的熔體流動儀器結構緊湊且易於使用。基本原理是將熱塑性塑膠樣品(最初為顆粒、粉末或薄片狀)加熱使其流動,並迫使其從圓柱體中通過毛細管模頭流出。擠壓活塞上裝有死重砝碼,通常高達 21.6 公斤。MFR(和 MVR)是在針對每種類型材料定義的標準溫度和施加負載條件下,通常使用固定類型的模頭(內徑 2.095 毫米,長度 8 毫米)獲得的。結果必須始終指定測試條件,因為它在很大程度上取決於這些條件。

MFR 和 MVR 通常用於品質管制實驗室和生產管制實驗室。基本程序預先設定了手動計時、切割和稱量擠出材料,直接給出 MFR 值。現代儀器允許的半自動程序基於活塞位移的直接測量,因此它們直接給出 MVR 值。可以輸入或測量熔體密度,因此也可以獲得 MFR 結果。半自動程序可以實現更高的精度,並保證更廣泛的可測量流動速率。更先進的方法預先設定在同一次測試中應用多個負載,每個負載都給出一個 MFR (MVR) 結果。這稱為多重砝碼測試,可提供有關樣品的額外資訊,並深入了解黏度的剪切依賴性。單重 MFR 測試可以與平均分子量相關聯,而剪切依賴性取決於分子量分佈。

當不需要深入了解材料特性時,熔體流動速率是一種比較相同材料批次或估算不同材料的流動特性(通常用於擠壓工藝)的快速工具。真正的流變特性可以使用流變儀進行表徵。熔體流動速率與(剪切)黏度成反比,但不用於確定後者(只能給出粗略的估計)。

參考文獻:

  • ISO 1133:2005 "塑膠 - 熱塑性塑膠的熔體品質流率 (MFR) 和熔體體積流率 (MVR) 的測定"
  • ASTM D1238-10 "通過擠壓塑性計測定熱塑性塑膠熔體流動速率的標準測試方法"

測試設備

熔體流動測試在熔體流動測試儀台式機器上進行,例如 Instron 的 MF20 和 MF30。這些機器有多種不同的尺寸可供選擇。根據您的材料所需的砝碼數量,這些機器可以配備自動砝碼升降機。