DMA242测试聚丙烯PP
简介
聚丙烯(PP,(C3H6)n)是由丙烯单体聚合而成的热塑性聚合物,分为无规、等规、间规三种结构类型,而这三种结构的区别主要是甲基基团的排布定向不同。因为无规聚丙烯的结晶程度不高,而后两种结构结晶程度较高,故而有着广泛的应用。
聚丙烯的熔点温度约160°C,容易生产加工且具有良好的抗疲劳特性,故而可用作活动铰链。聚丙烯广泛应用在食品和饮料包装领域特别是奶制品包装。
测试条件
温度范围:-170…170°C
夹具:三点弯曲20mm
动态力:6.6N
比例因子:1.2
升温速率:2.5 K/min
振幅:± 40 µm
频率:1,2,5,10Hz
测试结果
对聚丙烯样品进行多频率扫描测试,储能模量E’(黑色曲线,1Hz)在-31°C出现玻璃化转变,对应的损耗模量E’’(红色曲线)和损耗因子tanδ(蓝色曲线)的峰值分别为-24°C和-12°C。我们可以看到,玻璃化转变温度和曲线本身都是随着频率增加而往高温方向移动。
对玻璃化转变区域进行主曲线分析评估,根据时温叠加原理(William-Landel-Ferry,WLF方程),多频率DMA测试结果可以被转换到产品在实际应用条件下的温度和频率范围。根据WLF方程,等温曲线彼此相互沿着频率轴进行移动,最终形成覆盖较广频率范围的单条曲线。
只有在玻璃化转变E’起始点温度以上高分子链段的运动才能够发生,这时“自由体积理论”才是成立的。在这里我们选择-5°C作为参照温度,在得到主曲线的同时,WLF方程的常数C1和C2也同时自动计算得到。主曲线显示储能模量E’在频率10-4到109Hz范围内逐渐增大。
WLF方程计算得到主曲线
Arrhenius方程可以对测量数据进行额外的描述说明,以tanδ最大值温度(单位: K)的倒数为横坐标,频率的对数为纵坐标作图,由此曲线可以计算得到斜率,即为玻璃化转变的活化能。在本例中,由Arrhenius方程推算出聚丙烯材料的玻璃化转变活化能为304 KJ/mol。
Arrhenius方程计算转变活化能
编译:
朱明峰
曾智强
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