聚合物由具有许多重复亚单元(称为单体)的大分子构成。分子链的长度及其之间的缠结对于材料的特性至关重要。许多相关的聚合物特性可以通过流变测试进行表征。要描述这些特性,需要执行多种多样的测试程序,才能获得所需信息。
聚合物具有复杂的流变特性,在使用或生产此类材料时需要加以考虑,如熔体 黏度 、流动特性、 黏弹 性、温度依赖性、 玻璃化转变温度、老化行为等。可采用各种测试和分析方法优化聚合物特性,直至其满足所有要求。
聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 也称为有机玻璃或众所周知的已有商标 Plexiglas™。其实,它是一种外观类似玻璃的替代品,重量轻且不易破碎。经过相应的修良后,有机玻璃可具有出众的防刮擦和耐冲击性。其纯净物极少作为成品出售;成品通常是配合不同量的共聚单体、添加剂和填充剂的众多改性配方中的一种。鉴于其组成,有机玻璃具有某些特定属性:它比普通玻璃的透光性好;它具有弹性且防震,温度高于 105 ℃ 时易于成型;此外,它还可以进行粘接和焊接。某些类型允许紫外光和 X-射线透射,但不能透射红外光,这使得它非常适合温室和 X-射线光刻。
丙烯酸玻璃还可以用在医疗、汽车、建筑和光学等行业的很多产品中,如指示器玻璃、眼镜玻璃、工业地板、轻型车罩、光纤、棱镜、家具等等。
一种常用的有机玻璃流变测试是使用 振荡 流变仪进行扭摆模式的动态力学分析 (DMA)。在该试验中,有机玻璃实心棒样品被固定在两个夹具之间,并在规定的温度范围内以特定的幅度和频率使其变形。在低温 (-150 ℃) 下,聚合物表现出硬且脆的特性。当聚合物被加热到非常高的温度时,它开始融化,从固态、玻璃态在 玻璃化转变温度 下进入软化范围,最终达到液体熔融状态。在较宽温度范围内精确测量有机玻璃实心棒提供了许多有关大分子结构与力学特性间关系的信息。
该测试需要一个流变仪 ,并配备 用于固体样品扭摆夹具的对流加热系统。
为了解聚丙烯(或玻璃纤维增强聚丙烯)在各种温度下对机械应力的反应,可采用动态力学分析 (DMA) 。该测试的主要目的是查看聚合物在什么时候开始软化(其 玻璃化转变温度 Tg),以及聚合物可以继续承受一定机械负载的最高温度。还有其他热分析方法也可用于执行这些测试(差示扫描量热法 DSC 或热机械分析 TMA),但是通过动态力学分析通常可以更准确地得到 Tg。
在 DMA 扭转测试中,将聚合物的固体样品(例如具有矩形或圆形横截面)固定在两个夹具之间,然后使用 振荡 流变仪使聚合物在特定的正弦振幅和频率下变形。样品在规定的温度范围内受到拉力或压力,随后在升高的温度下测量聚合物对预设机械负载的响应。
该测试需要一个流变仪 ,并配备 用于固体样品扭摆夹具的对流加热系统。
请参阅以下主题的更多详细信息: