美國赫斯特 POM Hostaform LW90EWX POM切片性能測試分析
美國赫斯特 POM Hostaform LW90EWX POM的熱性能研究
和其他熱塑性高分子材料加工一樣，溫度是熔融紡絲過程中一項(xiàng)極為重要的工藝參數(shù)。熔融溫度的設(shè)定將直接影響POM纖維的可紡性能。因此，測定熔融紡POM切片的熱性能十分重要。
耐熱性是成纖高聚物重要的特性之一，它可以反映纖維在制造過程中，可能發(fā)生的熱裂解和熱氧化裂解過程所進(jìn)行的速度。在很多情況下，高聚物是否能采用熔體紡絲法成型，要受到可能發(fā)生熱裂解或熱氧化裂解的限制。
聚甲醛的降解機(jī)理比較復(fù)雜，如前所述可歸納為鏈端解聚、自動(dòng)氧化降解、酸解水解、被氧化的降解產(chǎn)物導(dǎo)致的酸解水解和熱裂解反應(yīng)。降解反應(yīng)產(chǎn)生的甲醛或聚合物被裂解成小分子化合物而氣化，有可能造成POM熔體中含有氣泡或?qū)е氯垠w擠出時(shí)熔體破裂，影響POM初生纖維的結(jié)構(gòu)和性能，嚴(yán)重的情況下甚至由于美國赫斯特 POM Hostaform LW90EWX POM分解過大而造成POM熔體不能成絲，阻礙POM紡絲的進(jìn)行H2。。因此，有必要對POM切片進(jìn)行熱穩(wěn)定性測試，并對其熱分解動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行研究，為POM熔融紡絲工藝提供依據(jù)。
就熔融紡絲而言，對POM原料的熱穩(wěn)定性的要求比一般塑料加工的要高。這是因?yàn)榧徑z時(shí)極少量氣體的產(chǎn)生，便會(huì)使紡絲斷頭，或使纖維中形成空泡，因而大大降低纖維的強(qiáng)度。基于此原因，對POM熱穩(wěn)定性的規(guī)格一般要求不存在熱不穩(wěn)定部分，熱分解速率應(yīng)小于O．02％／min[45I。從表2．2可以看出，在240℃時(shí)，POM的熱分解速率高于O．02％／min，不符合熱穩(wěn)定性的規(guī)格要求；溫度在230℃以下時(shí)，熱分解速率小于O．02％／min，符合熱穩(wěn)定性的規(guī)格要求。以上分析表明，POM的紡絲溫度應(yīng)當(dāng)選擇在230℃以下，POM原料的熱穩(wěn)定性良好，基本不存在熱不穩(wěn)定部分，符合熔融紡絲對POM熱穩(wěn)定性的要求。
美國赫斯特 POM Hostaform LW90EWX POM的粘性行為
粘度是流動(dòng)流體內(nèi)摩擦的量度，從微觀上來說，高聚物的長鏈狀分子流動(dòng)時(shí)，是以鏈段為單位從一個(gè)平衡位置躍過能壘向另一個(gè)平衡位置躍遷，各鏈段間相互牽制，其粘度受眾多因素的影響。例如：剪切速率、分子量及其分布、溶液的濃度、溫度、流變體系的組成及化學(xué)結(jié)構(gòu)等都對粘度有影響。
通常高聚物流體是非牛頓流體，其粘度77隨剪切速率戶而變化。當(dāng)剪切速率特別低時(shí)，粘度與剪切速率無關(guān)，當(dāng)剪切速率增大時(shí)，粘度從零切粘度始下降。
不同溫度下POM的表觀粘度隨剪切速率變化的趨勢大體一致，都是隨剪切速率戶升高表觀粘度降低。對于粘度隨礦升高而降低的現(xiàn)象，也就是“剪切變稀”的現(xiàn)象。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的主要原因是高聚物在流動(dòng)過程中隨剪切速率的增加，分子的取向使流動(dòng)阻力減小，粘度降低。在流動(dòng)過程中聚合物分子鏈一方面取向流動(dòng)，另一方面松弛收縮，兩方面都具有一定的阻力；當(dāng)剪切速率增大時(shí)，松弛時(shí)間不變而流動(dòng)時(shí)間縮短，分子鏈來不及松弛收縮或已取向的分子鏈只收縮了一部分，減少了收縮所產(chǎn)生的阻力，分子的取向增大，所以導(dǎo)致粘度下降。溫度升高，熔體粘度降低，這是因?yàn)殡S溫度升高，熔體的自由體積增加，鏈段運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，分子間的相互作用力減弱，使高聚物的流動(dòng)性增大，因而熔體的粘度隨溫度的增大而減小，在POM紡絲加工中，溫度是進(jìn)行粘度調(diào)節(jié)的首要手段。且隨著剪切速率的增加，溫度對粘度的敏感性降低。
美國赫斯特 POM Hostaform LW90EWX POM的粘流活化能在10—30kJ／mol之間，數(shù)值較小，這是因?yàn)榫奂兹槿嵝愿叻肿樱肿渔溔犴樞院茫渻?nèi)旋轉(zhuǎn)的位壘低，流動(dòng)單元鏈段就短，按照高分子流動(dòng)的分段移動(dòng)機(jī)理，柔性分子鏈流動(dòng)所需要的空穴就小，流動(dòng)活化能也較低，因而在較低的溫度下即可發(fā)生粘性流動(dòng)，易于加工成型；而美國赫斯特 POM Hostaform LW90EWX POM的粘流活化能小，表觀粘度隨溫度的變化不大，在加工中調(diào)節(jié)流動(dòng)性時(shí)，如果僅僅改變溫度則不行，因?yàn)闇囟壬吆芏鄷r(shí)，它的表觀粘度降低仍有限，而在另一方面，這樣大幅度地提高溫度可能使它發(fā)生降解，從而降低制品的質(zhì)量，而且對成型設(shè)備等的損耗也較大。隨著剪切速率的增大，紡絲熔體的粘流活化能降低。即在低的剪切速率下，紡絲流體的粘度對溫度的敏感性較高；隨著剪切速率的升高這種敏感性降低。由于紡絲熔體是切力變稀的粘彈性流體，當(dāng)剪切速率增加時(shí)，粘度降低，紡絲熔體具有更優(yōu)異的流動(dòng)性能，所以可以通過提高剪切速率來降低紡絲熔體的粘流活化能。
小結(jié)
1．美國赫斯特 POM Hostaform LW90EWX POM切片吸熱起始溫度為145．45℃，終止溫度為164．39。C，峰值為162．03。C，R13POM切片的熔點(diǎn)。POM切片在266．0。C時(shí)開始分解，297．7。C時(shí)分解速度*快，在305．6℃時(shí)分解結(jié)束。
2．等溫分解動(dòng)力學(xué)分析表明，POM切片的熱降解反應(yīng)為**反應(yīng)，分解活化能為E=367．87kJ／mol，在230 oC以下時(shí)，熱分解速率小于0．02％／min，符合熱穩(wěn)定性的規(guī)格要求。所以POM熔融紡絲溫度應(yīng)低于230℃。