熔融指数与分子量的关系

熔融指数及分子量关系

熔体指数简称MI，是反映热塑性树脂熔体流动特性及分子量大小指标，在一定温度和负荷下，其熔体在10min内通过标准毛细管质量值，以g／10min表示。

log(MI)=A-BlogM, A和B是比例常数，M即分子量。工业上常常利用这一关系来比较两个具有相同（相似）结构聚合物分子量相对大小。

因而熔融指数大小可以反映聚合物分子量大小，所以分子量对树脂性能影响在熔融指数变化上应该都可能有所反映，而且也可能反应出一个聚合物枝化程度等。

熔融指数可以在一定程度上反映分子量，在加工中很常用。因为加工过程关心是树脂熔体流动性，不管分子量、分布以及分子结构如何，最终都要反映在流动性上，所以熔融指数意义对于加工来说很大。熔融指数也就受上述多种因素影响，反过来也可以在一定程度上反映上述各参数。

聚合物熔体流动速率及流动活化能测定

在塑料加工中，熔体流动速率是用来衡量塑料熔体流动性一个重要指标。通过测定塑料流动速率，可以研究聚合物结构因素。此法简单易行，对材料选择和成型工艺条件确定有其重要实用价值，工业生产中采用十分广泛。但该方法也有局限性，不同品种高聚物之间不能用其熔融指数值比较其测定结果，不能直接用于实际加工过程中高切

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变速率下计算，只能作为参考数据。此种仪器测得流动性能指标，是在低剪切速率下测得，不存在广泛应力应变速率关系，因而不能用来研究塑料熔体粘度和温度，粘度及剪切速率依赖关系，仅能比较相同结构聚合物分子量或熔体粘度相对数值。

一、实验目：

1．了解热塑性塑料在粘流态时粘性流动规律。 2．熔体速率仪使用方法。 二、实验原理：

所谓熔体流动速率（MFR）是指热塑性塑料熔体在一定温、压力下，在10分钟内通过标准毛细管质量，单位：g/10min。

对于同种高聚物，可用熔体流动速率来比较其分子量大小，并可作为生产指标。一般来讲，同一类高聚物（化学结构相同）若熔体流动速率变小，则其分子量增大，机械强度较高；但其流动性变差，加工性能低；熔体流动速率变大，则分子量减小，强度有所下降，但流动性变好。

研究流动曲线特性表明，在很低剪切速率下，聚合物熔体流动行为是服从牛顿定律，其粘度不依赖于剪切速率，通常把这种粘度称为最大牛顿粘度或0剪切粘度η0，它是利用η＝f（S）关系，从很小剪切应力（S）外推到零求得。根据布契理论，线形聚合物零剪切粘度及大于临界分子量重均分子量( )关系式为 ，式中K是依赖于聚合物类型及测定温度常数。许多研究表明，对于分子量分布较窄或分级高密度聚乙烯，是遵守3.4次方规则。但在分子量分布宽时，M指数有

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所增大。如果使指数保持为3.4，则需用某种平均分子量（ ）代替重均分子量，其关系式为：

式中， 。当分子量分布窄时， 接近 ；当分子量分布宽时， 接近Z均分于量 。在实际应用中，不是用零剪切粘度评定分子量，而是用低剪切速率熔体流动速度（习惯上叫熔融指数）评定。经研究，熔融指数及重均分子量关系如下：

但由于熔融指数不只是分子量函数，也受分子量分布及支链影响，所以在使用这一公式时应予注意。

按照ASTM规定，聚乙烯熔融指数是在190℃，负载2.16公斤下，熔体在10分钟内通过标准口型（φ2.095?mm）重量，单位为g/10min。

下面讨论如何用熔融指数测定聚合物熔体流动活化能。 对高聚物熔体粘度进行大量研究表明，温度和熔体零剪切粘度关系在低切变速率区可以用安德雷德方程描述。

-式中η0为温度T下时零剪切粘度，Eη为大分子链段以一个平衡位置移动到下一个平衡位置必须克服能垒高度，即流动活化能。上式在50℃温度区间内具有很好规律，把（3）式化为对数形式，得： 以lgη0对1/T作图，应得一直线，其斜率为Eη／2.303RT由此很容易标出Eη.由于需要在每一温度条件下用改变荷重方法做一组实验，通过外推才能求得零剪切粘度。所以费时太多。可以利用熔融指数仪，测定不同温度，恒定切应力条件下MI值，并由此求出表观活化能。原理如下：

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