摘要：本文通过对聚丙烯熔体质量流动速率测定影响因素的分析探讨，为聚丙烯熔体质量流动速率测定过程控制，结果准确性提供指导。 关键词：聚丙烯；熔体质量流动速率；测定；过程控制
原味之恋熔体质量流动速率（MFR）是指热塑性塑料在规定温度、负荷条件下，10min内通过标准口模的质量。聚丙烯熔体质量流动速率能反映聚丙烯树脂分子量大小、熔体质量流动性好坏，是聚丙烯生产过程控制和产品出厂分析的重要分析项目，也是确定聚丙烯牌号的关键指标，因此准确测定MFR十分重要。
1测定原理
熔体流动速率测定过程：将口模、活塞杆放在230 ℃料筒中预热15min，取4~8 g样品，在1min内加入料筒，压实，预热5min，加2160 g（砝码+活塞杆）负荷，在1min内开始测试，测定有A法和B法两种方法。本实验室采取标准中规定的B法，测试区域为活塞杆上下两条刻度线之间的距离（30mm），仪器方法中规定了测试起始位置50.36 mm和测试距离30 mm， 仪器在30 mm测试距离内测定5个结果，每6 mm测定一个时间，然后按公式（1）计算每个熔体流动速率[1]。
(1)
式中：
θ —— 试验温度的数值，单位为摄氏度（℃）；
mnom —— 标称负荷的数值，单位为千克（kg）；
A —— 活塞杆和料筒的截面积平均值（等于0.711cm2），单位为平方厘米（cm2）；
tref—— 参比时间（10min），s(600s)；
L —— 活塞杆移动预定测量距离或各个测量距离的平均值，单位为厘米（cm）；
t —— 活塞杆移动预定测量时间或各个测量时间的平均值，单位为秒（s）；
ρ—— 熔体在测试温度下密度的数值，单位为克每立方厘米（g/cm3），对于聚丙烯，密度为0.738。
2 影响因素分析探讨
在熔体质量流动速率测定中，影响因素包括人员操作技能、仪器设备精度和稳定性、样品代表性、分析方法、测试环境等方面。各种主要影响因素见图1：
图1 熔体质量流动速率测定影响因素
2.1 人的因素
2.1.1取样量的影响
取样量应保证在预热5min，加砝码后能在1min内开始测试，取样量过少会使活塞杆低于测试起始位置，导致测试结果出现偏差；取样量过多，加砝码后无法在1min内开始测试或靠人力排除多余样品，均会导致测试结果偏高。
在平常测试中应根据不同牌号聚丙烯样品MFR大小，称取适量的样品，确保预热5min，加负荷后，在负荷自身重力作用下，能在1min内开始测试。
2.1.2抗氧剂添加量的影响
聚丙烯粉料由于在生产过程中未添加抗氧剂，若直接测试，由于存在热降解会导致结果偏高，测试结果不稳定，因此在测试过程中一般会添加一定剂量的抗氧剂，并在加样过程中采取氮气吹扫保护。在研究中对不同抗氧剂添加量进行了测试，测试结果见表1。
表1 不同抗氧剂添加量对MFR的影响
添加剂量 | 熔体流动速率/ g•10min-1 | 环境公益诉讼制度 平均值 | 相对标准偏差% |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
0.0% | 46.7 | 46.4 | 44.4 | 46.3 | 42.4 | 45.2 | 4.04 |
0.5% | 41.2 | 41.6 | 41.5 | 41.3 | 41.6 | 41.4 | 0.44 |
1.0% | 42.6 | 42.5 | 43.0 | 42.9 | 42.7 | 42.7 | 0.49 |
1.5%珍肽 | 43.3 | 43.5 | 43.6 | 43.2 | 43.4 | 43.4 | 0.36 |
2.0% | 42.2 | 42.0 | 42.3 | 42.3 | 42.1 | 42.2 | 0.31 |
2.5% | 42.6 | 美乳人体 42.4 | 42.5 | 42.4 | 42.5假声唱法 | 42.5 | 0.20 |
3.0% | 42.8 | 42.4 | 42.6 | 42.4 | 42.6 | 42.6 | 0.39 |
| | | | | | | |
从表1结果可以发现，未添加抗氧剂时样品受热分解，导致测试结果偏高，且波动较大，不利于产品控制；抗氧剂添加量为0.5%时，MFR低且稳定；随着抗氧剂添加量增加，MFR呈现出先增大后减小的趋势，可能由于抗氧剂添加量过大出现团聚反而对样品的保护变差，出现热降解，造成结果偏大。
因此在粉料分析中应添加0.5%左右抗氧剂，并搅拌均匀，抗氧剂添加量过多或搅拌不均匀都会导致结果偏高并出现较大波动。
2.1.3氮气流速的影响
在测试过程中发现氮气流速对结果影响很大，氮气流速过小或未对准料筒内部会导致低熔指样品测试结果0.3 g•10min-1以上偏差，高熔指样品测试结果1.0 g•10min-1以上偏差。因此在加样全过程都应保持在足够大的流速，以不吹飞样品和抗氧剂为宜，并保持氮气出口对准料筒口。
2.1.4加料的影响
加料时间过长，加料过程中出现架桥，加料后未压实，熔融后有气泡等都会导致测试结果偏高。因此加料要在1min内完成，不能架桥，否则重新测试，加料后要压实排出气泡。
2.2 仪器的因素
2.2.1活塞杆的影响
标准要求活塞杆头部直径9.474±0.007 mm[2]，长度6.35±0.10mm。活塞杆头部直径小，测试时聚丙烯熔体承受的压力变大，流动快，导致结果偏高。为了验证，我们用9.37mm和9.46mm活塞杆对不同MFR样品和标样进行测定，结果见表2：
表2 不同直径活塞杆对比结果
活塞杆头直径 | 溶体质量流动速率/ g•10min-1 |
a | b | c | d | e |
9.37mm | 25.4 | 32.4 | 37.5 | 3.10 | 2.65 |
9.46mm | 23.1 | 31.6 | 35.8 | 2.80 | 2.42 |
差值U1 | 2.3 | 网络拓扑图0.8 | 1.7 | 0.30 | 0.23 |
相对误差% | 9.96 | 2.53 | 4.75 | 10.7 | 9.50 |
| | | | | |
从表2可以看出，9.46mm活塞杆测定的结果比9.37mm活塞杆测定的结果低，不同产品对压力变化敏感程度不一，相对误差超过国标中规定的实验室内重复性相对误差，对分析结果影响比较大。
•2.2.2口模内径影响
口模MFR测定的标准件，标准要求口模内径2.095±0.005mm，长度8.000±0.025mm[2]，口模内径大，在相同负载下，熔体流出快，测定结果偏高。一般用口模专用量规测量口模内径，量规2.09一端可以通过口模，2.10一端不能通过口模，口模不符合要求时要及时更换，确保分析结果准确。
•2.2.3负载影响
MFR测定的负载包括活塞杆和砝码。根据JJG878《熔体流动速率仪检定规程》，熔体流动速率测定仪负载mnom变化最大不超过±0.5%[2]，负载大，熔体流出快，测定结果偏高。一般用电子天平称量砝码+活塞杆质量，对于聚丙烯测定，负载为2160g，即2160*0.5%=10.8 g，负载称量值应在2160g±10.8 g之间。
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