[發明專利]確定熔體彈性的方法和設備

有效

• 申請號: 200980163308.5
• 申請日: 2009-11-24
• 公開（公告）號: CN102713559A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: M.阿爾彼得;M.曼格努斯;C.奇塔姆;M.紐文休伊茲;J.波特
• 申請（專利權）人: 陶氏環球技術有限責任公司
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 吳培善

相關申請的交叉引用

本申請要求2008年9月3日提交的美國臨時申請61/190,850(代理案號67401US)的優先權。針對美國專利實踐的目的，該申請的內容通過參考完全并入本申請。

背景技術

本發明處于用于測量熔融熱塑性聚合物的粘彈性性質的方法和設備的領域。更具體地，本發明涉及測定熔體彈性的方法和設備。

如陳述于Wagner?and?Bernnat，J.Rheol.42(4)，July/August?1998，p917-928中的，聚合物熔體的熔體彈性對于很多聚合物工藝是非常重要的，例如纖維紡絲，膜吹制，吹塑，高速涂布，和片材鑄造。熔體彈性的測量可以使用延伸圖表進行，其中伸長熔融聚合物的擠出線料所需的牽伸力作為增加的牽伸速度的函數測量。針對該目的，開發了拉伸檢測器，即所謂的Rheotens(例如，參見Meissner，Rheol.Acta?10，1971，p230-242)。Rheotens試驗容易進行，顯示優越的再現性，并模擬工業聚合物工藝例如纖維紡絲或膜流延。因此，已經發現Rheotens試驗具有廣泛應用。

在Rheotens試驗中，通過聚合物熔體粘度計擠出的聚合物熔體線料在旋轉輪的作用下伸長，當輪的速度大于線料的輸出速度時，旋轉輪夾緊熔體線料。通常，使輪加速直至線料斷裂或達到輪的最大旋轉速度。不可以將張力/牽伸速度圖表直接轉化為伸長粘合和伸長速率之間的關系。但是，發現用于熱流變學簡單的聚合物熔體(Wagner等人，Polym.Eng.Sci.36，1996，p925-935)的“Rheotens主曲線”導致了恒定力延伸的分析相當簡化。Rheotens主曲線提供了直接和定量比較聚合物熔體在加工條件下的彈性的基礎。

出乎意料地，甚至對于在不同擠出壓力(本領域稱為擠出“應力”)進行的Rheotens實驗，如果按Wagner等人所報告地適當改變地力和拉伸比的比例，那么可以發現Rheotens主曲線。這樣的主曲線(其表示主曲線的主曲線)稱為Rheotens超級主曲線。Wagner和Bernnat表明，Rheotens主曲線的概念可以歸納至具有擠出模頭和不同長度紡紗線的實驗，并且關于聚合物熔體的伸長粘度的信息可以通過使用分析流變學模型從Rheotens主曲線求取。

進行Rheotens試驗的儀器可商購自Goettfert?Inc.，Parkway?Rock?Hill，South?Carolina。但是，進行Rheotens試驗的可商購儀器相對昂貴，因為其使用聚合物粘度計以產生熔體線料。而且，在本領域中，認為這樣的儀器更適用于研究型實驗室中，而不是聚合物生產設備的品質控制實驗室中，這是因為儀器的費用和操作儀器所需技術人員的程度。因此，需要開發較便宜和較易操作的儀器用于測定熱塑性聚合物的熔體彈性。

發明內容

本申請提供與現有技術的Rheotens試驗和儀器相比，較便宜地和較容易操作地測定熱塑性聚合物的標準化熔體彈性值的方法和設備。更具體地，本發明是測定熱塑性聚合物的標準化熔體彈性值的方法，包括以下步驟：(a)加熱所述熱塑性聚合物以使該熱塑性聚合物熔融；(b)使熔融的熱塑性聚合物經受選擇的恒定應力，使得該熔融的熱塑性聚合物流動通過通道以形成以速度V₀離開通道的熔融的熱塑性聚合物的線料，所選擇的恒定應力和熔融的聚合物溫度的范圍使得V₀大于1.27毫米每秒，所述通道的直徑為約2.1毫米和長度為約8毫米；和(c)通過施加力至熔融的熱塑性聚合物的線料拉伸熔融的熱塑性聚合物的線料，以制得以約33V₀的速度移動的熱塑性聚合物的拉伸線料，所述熱塑性聚合物的標準化熔體彈性值等于該力。