一、实验目的
1．掌握使用熔体流动速率测试仪测定聚合物熔体流动速率的方法；
2．测定低剪切速率下聚合物的流动活化能，并了解链结构对聚合物熔体粘度对温度依赖性的影响。
二、实验原理
塑料的挤出、压延、注射等成型过程以及合成纤维的熔融纺丝都必须在聚合物的熔融状态下进行，聚合物熔体流动性能的好坏对选择聚合物的成型加工方法以及确定加工工艺参数具有十分重要的意义。聚合物熔体的流动性能可以用不同方法来表征，但是在实际工业生产中，熔体流动速率（熔融指数）是表征聚合物熔体流动性能最常用的参数。
熔体流动速率（Melt Flow Rate，MFR）被定义为：在一定的温度和压力下，聚合物熔体在十分钟内流过一个规定直径和长度的标准毛细管的重量克数。单位为g/10min。所以，熔体流动速率的大小直接代表了聚合物熔体流动性能的高低，熔体流动速率越大，加工流动性越好。另一方面，熔体流动速率还具有表征聚合物分子量的功能。对于同一种聚合物来说，分子量越高，分子链之间的作用力就越大，链缠结也越严重，这会导致聚合物熔体的流动阻力增大，熔体流动速率下降。因此，根据同一类聚合物熔体流动速率的大小可以比较其分子量的高低。
聚合物的熔体流动速率对温度有依赖性。刚性链聚合物的流动活化能比较大，温度对熔体流动速率的影响比较明显。随温度升高，熔体流动速率大幅度增加。可称之为“温敏性聚合物”。对柔性链聚合物，由于流动活化能比较低，所以温度对聚合物熔体流动速率的影响比较小。
根据聚合物熔体粘度与温度的关系式（Arrhenius公式）：
η=Aoe
ΔEη/RT
（1）
式中，ΔEη是流动活化能；Ao是与聚合物结构有关的常数。同时，根据聚合物熔体在毛细管中流动的粘度与毛细管两端压差的关系式（Poiseuille公式）：
η=
πR4ΔP
8Ql
（2）
式中，R和L是毛细管的半径和长度；ΔP是毛细管两端的压差；Q为熔体的体积流动速率。由熔体流动速率与熔体密度ρ的关系，熔体的体积流动速率可以表示为：
Q=MFR/600ρ
结合（1）、（2）、（3）式，可以得到：
（3）
MFR×e
将（4）式两边取自然对数：
ΔEη/RT
75πR4ΔPρ=
Aol
（4）
lnMFR=lnB−
ΔEηRT
（5）
式中，B=75πR4ΔPρ/Aol。由（5）式可见，测定聚合物在不同温度下的熔体流动速率MFR，以ln(MFR)对1/T作图可得到一条直线，由直线的斜率可求得聚合物的流动活化能ΔEη。
三、实验条件和要求
熔体流动速率测试仪1台；精度为毫克的电子天平1台；秒表1块；摄子1把；表面皿1个。低密度聚乙烯（LDPE）50克；聚苯乙烯（PS）50克。
要求根据以上实验条件：
（1） 查阅有关手册，确定测定低密度聚乙烯和聚苯乙烯熔体流动速率的实验条件，设计实验步骤并加以实现；
（2） 设计出利用熔体流动速率仪测定以上两种聚合物流动活化能的实验方案； （3） 通过测定低密度聚乙烯和聚苯乙烯的流动活化能，比较刚性链聚合物和柔性链聚合物的熔体流动性对温度的依赖性；
四、参考文献
1．上海市模具技术协会编，《塑料技术标准大全》.浙江科学技术出版社,1990 2．何曼君等编，《高分子物理》.复旦大学出版社，1990
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