應用案例 | DMA242測試聚丙烯PP

DMA242測試聚丙烯PP

簡介

聚丙烯（PP，(C3H6)n）是由丙烯單體聚合而成的熱塑性聚合物，分為無規、等規、間規三種結構類型，而這三種結構的區別主要是甲基基團的排布定向不同。因為無規聚丙烯的結晶程度不高，而后兩種結構結晶程度較高，故而有著廣泛的應用。

聚丙烯的熔點溫度約160°C，容易生產加工且具有良好的抗疲勞特性，故而可用作活動鉸鏈。聚丙烯廣泛應用在食品和飲料包裝領域特別是奶制品包裝。

測試條件

溫度范圍：-170…170°C         

夾具：三點彎曲20mm          

動態力：6.6N　    

比例因子：1.2

升溫速率：2.5 K/min              

振幅：± 40 µm                

頻率：1，2，5，10Hz  

測試結果

對聚丙烯樣品進行多頻率掃描測試，儲能模量E’（黑色曲線，1Hz）在-31°C出現玻璃化轉變，對應的損耗模量E’’（紅色曲線）和損耗因子tanδ（藍色曲線）的峰值分別為-24°C和-12°C。我們可以看到，玻璃化轉變溫度和曲線本身都是隨著頻率增加而往高溫方向移動。

對玻璃化轉變區域進行主曲線分析評估，根據時溫疊加原理（William-Landel-Ferry，WLF方程），多頻率DMA測試結果可以被轉換到產品在實際應用條件下的溫度和頻率范圍。根據WLF方程，等溫曲線彼此相互沿著頻率軸進行移動，最終形成覆蓋較廣頻率范圍的單條曲線。

只有在玻璃化轉變E’起始點溫度以上高分子鏈段的運動才能夠發生，這時“自由體積理論"才是成立的。在這里我們選擇-5°C作為參照溫度，在得到主曲線的同時，WLF方程的常數C1和C2也同時自動計算得到。主曲線顯示儲能模量E’在頻率10-4到109Hz范圍內逐漸增大。

WLF方程計算得到主曲線

Arrhenius方程可以對測量數據進行額外的描述說明，以tanδ最大值溫度（單位: K）的倒數為橫坐標，頻率的對數為縱坐標作圖，由此曲線可以計算得到斜率，即為玻璃化轉變的活化能。在本例中，由Arrhenius方程推算出聚丙烯材料的玻璃化轉變活化能為304 KJ/mol。

Arrhenius方程計算轉變活化能

編譯：

朱明峰

曾智強