毛细管流变仪在测试弹性体和橡胶方面的应用

在全球塑料领域中热塑性弹性体（统称TPE或合成橡胶）的需求不断在增长。这些材料被设计成综合了各种橡胶物质的独特性能并通过标准处理技术具有热塑性的大宗商品。因此这是重点关注的行业：即提高生产效率，如成功的应用注射成型工艺。复杂形状、多组分混件和涂覆部件都可以通过快速生产方式进行，从而让产品的应用更丰富多彩、柔顺同时也具有耐水和耐化学腐蚀性。

我们已经用 CEAST Smart Rheo 毛细管流变仪测试了几种合成橡胶在注射成型中的剪切速率，验证了这些材料符合ISO 11443和ASTM D3825方法的应用并且提供了具有预示性有关加工参数。我们收集了不同样品涵盖了广泛的应用和最终性能：如SEBS（聚苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯）、TPU（热塑性聚氨酯弹性体）、EPDM（三元乙丙橡胶）和NBR（丁腈橡胶）。对这些样品的测试是使用了CEAST SR50毛细管流变仪，配置了标准直径15mm的料筒，压力传感器（全量程从10-200MPa），直径1mm的毛细管口模。合成橡胶可以填充矿物粉末并达到相当高的粘度，因此用于这些测试的典型流变仪具有高力值（此仪器为50 kN或11250 lbf）和高量程压力传感器（此仪器高达200 MPa或29000 psi，低量程用于低粘度级别的测试）。

对于高填充材料，最好选择锥形入口毛细管口模。流变仪测试首选是粒状（颗粒）样品；两种块状的样品则需要被切成细的颗粒，并均一填入测试料筒中。在切割样品的过程中，最重要的是对样品产生最小的热和机械力的影响，是为了避免不触发某种形式的降解而导致对样品性能的影响。根据同一家公司提供的样品，我们建议选择材料典型的加工温度作为测试温度。SEBS测试温度为190 °C，TPU为205 °C，EPDM从60到120 °C，NBR 从 60 到120 °C。对于最后两个样品我们决定在全部加工窗口内来研究粘度对温度的依赖关系，另外可用来确定最佳工艺条件。所有样品的重复性在至少是2个数量级的剪切速率范围，按照标准的一系列步骤测试程序从剪切速率501/s开始增加。我们已证明低粘度级别的EPDM在高剪切下特别稳定，在高达35,000 1/s / 90 °C时没有明显的表现出不稳定流动的迹象。且发现粘度随着温度每升高10°C而下降大约10%。