智能化转矩流变仪及其在 PVC 干混料加工性能评价中的应用
赵洪 王暄 崔思海 李迎 朱宝森
哈尔滨理工大学（哈尔滨 150040）
1．引言
PVC材料具有独特的加工特性，聚合过程中形成的多层次小球结构需要在加
工温度下强剪切撕开，形成大分子间缠绕的塑化状态，只有在加工中完全完成塑
化过程，制品才能有良好的机械物理性能；而PVC的剪切敏感性又限制了其在挤
出机中的加工时间，过度的热剪切使材料释放氯化氢降解，图 1 是在剪切加工历
程中力矩谱。[1]峰 1 为干混料的装载峰，峰 2 为塑化峰，最后的力矩升高为降解
所致。加入干混料的各种配合剂皆对力矩曲线有影响。
2．用转矩流变仪评定 PVC 的加工性能和配方
转矩流变仪配WH50E混炼器（roller型转子），用少量的样品（60 克）可实现
对上述过程的最好模拟。图 2是我们研制的RM200 型智能化转矩流变仪[2]测得的
某PVC干混料的流变曲线。该流变仪的基本性能如下：电机功率 3KW，温度范围 室
温～300℃，转矩测量范围 0～200N.m，熔体压力测量范围 0.1～100Mpa，转速范
围 2～120rpm。配有混炼器及挤出机等实验单元，其突出特点是每一种实验单元
都有与之配合的数据处理软件支持，能够完成传统转矩流变仪难以完成的实验。
干混料被压入混炼室内，曲线出现了一个尖锐的装载峰A，A点的高低与转速大小
和干混料的表观密度有关，随料温升高逐渐接近混炼预设温度，树脂软化，空气
被排除转矩减小到B点，由于热和剪切作用，树脂颗粒破碎，颗粒内的物料从表
面开始塑化，物料粘度逐渐增加，转矩迅速升高到C点，C点对应的峰为塑化峰，
随着塑化后物料内部残留空气排除，物料中各处温度趋于一体，熔体结构逐渐均
匀，转矩逐渐降低达到相对稳定值的平衡转矩D点，经过长时间混炼，PVC熔体中
稳定剂逐渐丧失作用时，物料开始分解并交联，颜色由黄变褐，转矩从E点迅速
增高。
2.1 配方研究与评定
流变仪的转矩曲线几乎能反映所有加工配合剂对PVC加工的影响，各类助剂
对塑化特性的影响趋势如表 1[3]
表 1 助剂对转矩-时间（流变）曲线的影响
例如，我们在某PVC干混料配方 100 份基础上分别加入 0.05、0.08、 0.16 份PE蜡作为外润
滑剂，经高混后与原配方对比实验，试样重量 62 克，混炼器温度 190℃，转子转速 40RPM，
将 4 个实验结果叠加，并进行光滑处理，可有效的进行对比研究，如图 3 与表 2。其中 1＃，
2＃，3＃，4＃分别代表未加入和加入 0.05，0.08，0.16 份PE蜡的PVC复合料代号。
表 2：PE 蜡对 PVC 复合材料流变曲线的影响
由图可见随外润滑剂用量增加，塑化峰降低，峰值时间推迟，降解时间延长。符合基本规律，
由于仪器较高的转矩测量精度，可分辨不同配方 0.2 Nm 的转矩差别；而且仪器加热温度的
高度可重复性(见图 3 中严格重复的温度曲线), 可分辨热剪切分解的微细差别。对同一配方，
实验结果有很好的重复性，见图 4。
2.2 混料工艺过程质量
检测
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实验表明，只有经过充分混合，配合剂才能在加工中发挥作用，即使同一配方，仅由于
混料条件的不同，最终复合料的流变曲线就会有很大不同。因此，在 PVC 制品生产工艺中，
在高混工艺之后用流变仪测试材料的转矩曲线，可对混合质量进行检测，发现混合温度和时
间不够造成的质量问
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
。
3 结论
PVC 干混料的流变曲线，充分地体现了 PVC 复合料的融合、熔体稳定流动，以及热降解
等各环节。智能化流变仪具有转矩测量分辨力高，温度重复性好，数据处理能力强等优点。
可以分辨 PVC 复合料中成分的微小改变以及混料工艺不同造成的干混料流变曲线的细小变
化。这是传统流变仪难以实现的。因此可以在科学研究和质量控制等领域发挥重要的作用。
参考文献：
[1] 聚合物流变学基础.顾国芳.浦鸿汀.同济大学出版社，2000
[2] 基于计算机测控技术的转矩流变仪的研制. 赵洪 王暄等.塑料工业 V01.30NO.3.2002。
[3] 硬聚氯乙烯改性与加工 刘晓明.中国轻工业出版社，1998
浙公网安备 33021202002483