一種測量線性聚合物重均分子量的方法
2023-05-07 01:21:21
專利名稱：一種測量線性聚合物重均分子量的方法
技術領域：
本發明涉及一種測量線性聚合物重均分子量的方法，尤其涉及用流變學測量方法測試線性高分子的黏度曲線，並用黏度模型進行非線性擬合求解重均分子量。
背景技術：
目前測量高分子材料分子量的方法主要是GPC法，包括高溫GPC法。由於儀器昂貴或缺乏合適的溶劑，使得測量一些高分子的分子量變得困難，利用流變學方法可以間接地估算高分子材料的分子量參數，值得重視；本發明採用流變學方法測量線性高分子材料的重均分子量。
發明內容
本發明目的是為解決上述問題而提供一種利用流變學方法間接測量線性高分子材料重均分子量方法。為了實現上述目的，本發明是這樣實現的:
第一步，測量線性聚合物的黏度曲線:將旋轉流變儀和毛細管流變儀結合，先用旋轉流變儀的穩態模式或小振幅剪切的動態模式測量線性聚合物的穩態表觀黏度-剪切速率或動態複數黏度-角頻率曲線，由於旋轉流變儀測量的剪切速率範圍或角頻率範圍有限，再用毛細管流變儀測量線性聚合物的高剪切速率下的穩態表觀黏度曲線，銜接線性聚合物的兩段曲線即旋轉流變儀測得的穩態表觀黏度-剪切速率曲線和毛細管流變儀測得的線性聚合物的穩態表觀黏度曲線，或者銜接旋轉流變儀測得的線性聚合物的動態複數黏度-角頻率曲線與毛細管流變儀測得的線性聚合物的穩態表觀黏度曲線，從而得到線性聚合物的黏度曲線；由於線性聚合物的兩段曲線即旋轉流變儀測得的動態複數黏度-角頻率曲線與毛細管流變儀測得的穩態表觀黏度曲線符合Cox-Merz關係式，可較好地銜接。如
圖1所示為高密度聚乙烯(HDPE 5306)材料在190°C時的黏度曲線。銜接:是在同一測試溫度下，旋轉流變儀測得的黏度曲線末段與毛細管流變儀測得的黏度曲線的首段能夠較好地重合，這是一種流變學現象，不需要專門技術實現之；當然，確定爬行時間&僅有旋轉流變儀測得的黏度曲線也可以實現，但後面提到的Cross模型需要兩段曲線組合而成的完整曲線。測得黏度曲線的溫度是要使得聚合物材料處於熔融狀態，即由熔融溫度Tm範圍確定，如聚乙烯一般在190-230°C範圍內處於熔融狀態。第二步，求出線性聚合物發生剪切變稀時的鬆弛時間:隨著角頻率的增加，當剪切黏度降為平臺黏度(零剪切黏度)的95%時對應的角頻率即為《V，即為小振幅剪切流中聚
合物開始發生剪切變稀時對應的角頻率，此時對應的鬆弛時間為 =1/氣*，該時間即為
管道模型中的爬行時間&，即Tif = Tj.;如圖1所示平臺段為零剪切粘度曲線，當剪切速
率(角頻率)高於氣* =0.387s—1時，材料發生剪切變稀，此時對應的鬆弛時間為^ =1/ V=1/0.387=2.58s，該時間即為管道模型中的爬行時間-BPrfl = I；.。第三步,求解Rouse時間:Cross模型的一種表達形式為:
權利要求
1.一種測量線性聚合物重均分子量的方法，包括如下步驟: 第一步，測量線性聚合物的黏度曲線:將旋轉流變儀和毛細管流變儀結合，先用旋轉流變儀的穩態模式或小振幅剪切的動態模式測量線性聚合物的穩態表觀黏度-剪切速率或動態複數黏度-角頻率曲線，由於旋轉流變儀測量的剪切速率範圍或角頻率範圍有限，再用毛細管流變儀測量線性聚合物的高剪切速率下的穩態表觀黏度曲線，銜接線性聚合物的兩段曲線即旋轉流變儀測得的穩態表觀黏度-剪切速率曲線和毛細管流變儀測得的線性聚合物的穩態表觀黏度曲線，或者銜接旋轉流變儀測得的線性聚合物的動態複數黏度-角頻率曲線與毛細管流變儀測得的線性聚合物的穩態表觀黏度曲線，從而得到線性聚合物的黏度曲線； 第二步，求出線性聚合物發生剪切變稀時的鬆弛時間:隨著角頻率的增加，當剪切黏度降為平臺黏度(零剪切黏度)的95%時對應的角頻率即為氣.，即為小振幅剪切流中聚合物開始發生剪切變稀時對應的角頻率，此時對應的鬆弛時間為=1/氣,*，該時間即為管道模型中的爬行時間&，即= Tjt ； 第三步,求解Rouse時間:Cross模型的一種表達形式為:
2.如權利要求1所述的一種測量線性聚合物重均分子量的方法，其特徵在於:所述η的初始數值0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8和0.9中任意一個數值。
全文摘要
本發明涉及一種測量線性聚合物重均分子量的方法，尤其涉及用流變學測量方法測試線性高分子的黏度曲線，並用黏度模型進行非線性擬合求解重均分子量。本發明從流變學的角度出發，不需將聚合物溶解，克服了傳統測試方式不能或難以測量不溶或難溶物的限制，能廉價、快速、環保、較為可靠地測量出線形聚合物的重均分子量；本發明提供的方法要做到精確給出重均分子量有困難，存在一定誤差，但是測量成本低，簡易，也可以將本發明編寫程序嵌入流變測試軟體，拓展流變儀的應用範圍。
文檔編號G01N11/02GK103234868SQ20131014759
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月25日 優先權日2013年4月25日
發明者廖華勇, 陸鴻博, 陶國良 申請人:常州大學