一种测试聚苯乙烯平台模量的方法与流程

技术领域

本发明属于测试高聚物平台模量的方法，更加具体地说，涉及在一定的线性粘弹条件下，通过测量聚合物熔体在降温过程中复合模量G^*和相位角δ的变化情况，进而得到其相位角δ对复合模量G^*的变化曲线，从而得到聚合物的平台模量G_N。

背景技术：

随着材料科学的不断发展,高分子材料得到了广泛的应用，无论是在日常生活中还是在航天航空等高精尖技术领域，高分子材料都是不可或缺的，高分子材料制品的加工和成型对其应用具有重要意义，因此高分子熔体流动行为的研究对其加工至关重要。

流变学测试是通过给聚合物等流体施加一定的流场，进而测定其在特定流场下流变响应的表征方法，对于了解聚合物等流体中的结构信息和加工过程中材料的流动行为及其控制具有重要意义。如可以通过流变测试获得聚合物流体的vGP图，进而分析得出聚合物的相对分子质量大小及其分布的信息。vGP图通常是在线性粘弹范围内对聚合物流体进行频率扫描，取其相位角δ对相应的复合模量G^*作图而得到，vGP图中包含了很多关于被测试测量的分子结构方面的信息。在线性聚合物中，vGP图的典型特征是随着复合模量G^*从小到大，相位角δ逐渐减小，而在经过一个极小值后又逐渐增大，该vGP图中相位角极小值δ_min所对应的复合模量G^*即等于该聚合物流体的平台模量G_N。因此，为了能够获得足够的复合模量的数值范围，以得到相位角极小值δ_min，一般需先测量不同温度下的频率扫描曲线，通过时温叠加实现实验测试频率范围的扩展，由时温叠加得到的主曲线得到样品比较完整的vGP图，进而得到样品的平台模量G_N，由此带来诸多操作上的不便。

技术实现要素：

本发明的技术目的在于克服现有技术的不足，提出一种动态流变条件下测量聚合物流体的平台模量的简便方法，具体是在一定的温度范围内，控制一定的频率和应力(或应变)，在线性粘弹范围内测试一次降温过程中的动态流变曲线，进而基于所获得的数据进行进一步的处理，画出vGP图，得出该图中相位角极小值δ_min对应的复合模量G^*，该G^*值即等于该聚合物流体的平台模量G_N，由此简便地完成材料平台模量的测定，不再需要测量不同温度下的频率扫描曲线。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种高聚物平台模量的测量方法，将待测高聚物加热到熔融温度之上，实现热平衡之后，控制剪切应力和频率为固定值，在线性粘弹区进行一次降温以测试动态流变曲线，以相位角对相应的复合模量作图，选择相位角极小值对应的复合模量，作为待测高聚物的平台模量。

在上述测量方法中，控制流变仪剪切应力为1000Pa，频率为1Hz，降温区间为200℃到80℃，降温速率为4℃/min以下，优选2℃/min以下，0.5—1℃/min。

如上述的测量方法在测试聚苯乙烯平台模量的应用，误差在2％以内。

本发明提供一种用于确定高聚物流体在动态流变测试过程中平台模量的技术，以解决现有技术较为繁琐的问题，不需要在不同温度下的频率扫描实验，使用本发明提供的高聚物等流体的平台模量测试方法，可以在一组降温过程的动态流变测试中确定其相应的平台模量。即通过测量高聚物熔体条件下的降温扫描曲线，得到相位角和复数模量随温度的变化关系，进而得到相位角对复数模量的曲线，曲线的最低点即为材料的平台模量。通过使用本发明所提供的技术，可用较少的工作量得到材料的平台模量，对研究材料的相对分子量和分子结构具有重要意义。

附图说明

图1是本发明对比例的降温过程的vGP图，其中□为200℃、○为180℃、△为160℃、▽为140℃条件下频率扫描得到的vGP图。

图2是本发明实施例1的降温过程的vGP图，其降温速率2℃/min。

图3是本发明实施例2的降温过程的vGP图，其降温速率4℃/min。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案，以燕山石化公司生产的666D型聚苯乙烯原料为例，采用的动态力学测定仪器为Reologica Instruments AB公司的Stress Tech旋转流变仪，基本参数如下：扭矩分辨率为0.001micro Nm，位置分辨率0.1micro rad，扭矩0.0001—100mNm，频率0.00001—100Hz，对本发明作进一步的详细说明：

对比例：称取0.25g聚苯乙烯，依据200℃、180℃、160℃、140℃先测量不同温度下的频率扫描曲线，通过时温叠加实现实验测试频率范围的扩展，由时温叠加得到的主曲线得到样品比较完整的vGP图，得到的平台模量为107000Pa。

实施例1：称取0.25g聚苯乙烯，在200℃条件下在流变仪上加料，选用P20ETC平行板附件，将聚苯乙烯加到平行板上，待其加热3min熔融后调整平行板间距为0.8mm，热平衡5min，控制流变仪剪切应力为1000Pa，频率为1Hz，在其线性粘弹区做震荡扫描，降温区间为200℃到80℃，降温速率为2℃/min。将得到的数据中的相位角参数和对应的复数模量参数作图，得到其降温过程的vGP图，图中最低点对应的复数模量即为其平台模量，得到的平台模量为107100Pa，如图2，原始方法得到的平台模量为107000Pa，误差为0.1％。

实施例2：称取0.25g聚苯乙烯，在200℃条件下在流变仪上加料，选用P20ETC平行板附件，将聚苯乙烯加到平行板上，待其加热3min熔融后调整平行板间距为0.8mm，热平衡5min，控制流变仪剪切应力为1000Pa，频率为1Hz，在其线性粘弹区做震荡扫描，降温区间为200℃到80℃，降温速率为4℃/min。将得到的数据中的相位角参数和对应的复数模量参数作图，得到其降温过程的vGP图，图中最低点对应的复数模量即为其平台模量，得到的平台模量为109000Pa，如图3，原始方法得到的平台模量为107000Pa，误差为1.8％。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。