熔噴無紡布廠商備用儀器：高流動(dòng)性熔指測試儀

    疫情以來，口罩需求暴漲，口罩原料之一的熔噴無紡布嚴(yán)重短缺，PP熔噴專用料備受關(guān)注。

    PP熔噴專用料就是高熔融指數(shù)的聚丙烯，為本色顆粒，無雜質(zhì)。國標(biāo)《GB/T30923-2014塑料聚丙烯（PP)熔噴專用料》中關(guān)于熔噴PP專用料的技術(shù)要求主要有顆粒外觀，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率，灰分，揮發(fā)分，二叔丁基過氧化物殘留量，分子量分布等，具體數(shù)值如下：

    其中熔體質(zhì)量流動(dòng)速率即熔融指數(shù)，是指熔體每10分鐘通過標(biāo)準(zhǔn)口模毛細(xì)管的質(zhì)量，數(shù)值越大，表示材料的加工流動(dòng)性越好。熔融指數(shù)代表了熔體的流動(dòng)能力，是聚合物材料加工性能的最重要的技術(shù)指標(biāo)。而聚丙烯熔噴專用料的熔融指數(shù)越高，熔噴出的纖維就越細(xì)，制作成的熔噴布過濾性也就越好。

    口罩作為防護(hù)用品，過濾效率是其重要技術(shù)指標(biāo)，因此用于制作口罩的PP熔噴料的熔指達(dá)到1500甚至是1800，熔點(diǎn)155℃，加工溫度一般在240-265℃，降解溫度280℃。

    由于合格的PP專用熔噴料供不應(yīng)求，熔噴布價(jià)格飛漲，因此，不少改性企業(yè)投入研發(fā)熔噴級PP料；部分產(chǎn)線強(qiáng)行采用2040低熔指的PP生產(chǎn)熔噴布，產(chǎn)品質(zhì)量無法保證。

    不同廠家、批次的PP熔噴專用料熔指會(huì)有一定差異，材料流動(dòng)性不一致，混用會(huì)造成熔噴布纖維分布不均，過濾效率不合格。因此，不僅改性企業(yè)材料出廠時(shí)需要檢測PP熔噴材料熔指，熔噴布加工企業(yè)也需要對來料的熔指進(jìn)行檢測，高精度熔指測試儀不可少。

    熔融指數(shù)儀的測試原理

    熔融指數(shù)儀是用來表征熱塑性高聚物在粘流狀態(tài)時(shí)流動(dòng)性能的儀器。熔融指數(shù)儀的測試原理是在規(guī)定的溫度條件下，通過高溫加熱爐使被測聚合物達(dá)到熔融狀態(tài)，并在規(guī)定的負(fù)荷重力下通過一定直徑的小孔進(jìn)行擠出試驗(yàn)，通過熔體流速測定聚合物的黏度。一般，熔體流速與黏度成反比，黏度高的材料流動(dòng)阻力較大，在相同的條件下，其流速比黏度低的材料緩慢，這是熔融指數(shù)儀測定的基本依據(jù)。

    熔融指數(shù)儀基本結(jié)構(gòu)如下圖，由料筒、鋼制活塞、溫度控制系統(tǒng)、口模、可卸負(fù)荷等部件組成，配置如裝料桿、清潔裝置、切斷工具等通用附件。

    熔融指數(shù)儀的基本測試方法

    方法A

    在開始測試前，保證料筒在選定溫度恒溫不少于15min。根據(jù)預(yù)先估計(jì)的流動(dòng)速率，將一定質(zhì)量的樣品裝入料筒并壓實(shí)，完成裝料后，根據(jù)材料的流動(dòng)速率，將加負(fù)荷或未加負(fù)荷的活塞放入料筒。

    讓活塞在重力的作用下下降，直到擠出沒有氣泡的細(xì)條，用切斷工具切斷擠出物并丟棄。然后讓加負(fù)荷的活塞在重力作用下繼續(xù)下降。當(dāng)下標(biāo)線到達(dá)料筒頂面時(shí)，開始用秒表計(jì)時(shí)，同時(shí)用切斷工具切斷擠出物并丟棄之。然后，逐一收集按一定時(shí)間間隔的擠出物切段，當(dāng)活塞桿的上標(biāo)線達(dá)到料筒頂面時(shí)停止切割。丟棄有肉眼可見氣泡的切段，將保留下的切段(至少3個(gè))逐一稱量，準(zhǔn)確到1mg，計(jì)算它們的平均質(zhì)量。

    切段時(shí)間間隔取決于熔體流動(dòng)速率，每條切段的長度應(yīng)不短于10mm，最好為10～20mm。據(jù)預(yù)先估計(jì)的流動(dòng)速率，料筒中樣品質(zhì)量及擠出物切斷時(shí)間間隔如下：

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    方法A測出的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率（MFR）值，單位為g/10min，計(jì)算公式如下：

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    對于MFR(和MVR)較小和(或)模口膨脹較高的材料，在240s的最大切段間隔內(nèi)，可能難于獲得不小于10mm的切段長度。在這種情況下，只有在240s內(nèi)得到的每個(gè)切段質(zhì)量達(dá)到0.04g以上時(shí)，才能使用方法A，否則應(yīng)使用方法B。

    方法B

    與依據(jù)時(shí)間測量擠出物質(zhì)量的方法A不同，方法B是基于聚合物熔體的體積排量測定其流動(dòng)特性，此方法無需對擠出物進(jìn)行切割和稱重，可根據(jù)規(guī)定時(shí)間內(nèi)活塞移動(dòng)的距離或活塞移動(dòng)規(guī)定距離所用的時(shí)間來計(jì)算。

    方法B測試步驟在下標(biāo)線到達(dá)料筒頂面前與方法A一致。

    如測定規(guī)定時(shí)間內(nèi)活塞移動(dòng)的距離，當(dāng)下標(biāo)線到達(dá)料筒頂面時(shí)，開始自動(dòng)測量活塞在預(yù)訂時(shí)間內(nèi)的移動(dòng)距離，或測量活塞移動(dòng)規(guī)定距離所用的時(shí)間，當(dāng)活塞桿的上標(biāo)線達(dá)到料筒頂面時(shí)停止測量。

    方法B測出的熔體體積流動(dòng)速率（MVR）值，單位為cm3/10min計(jì)算公式如下：

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    方法B測出的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率（MVR）值，單位為g/10min計(jì)算公式如下：

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    PP熔噴專用料體積法熔指檢測儀

    口罩中無紡布塑料PP（聚丙烯）一般熔體質(zhì)量流動(dòng)速率在1000~2000g/10min之間，屬于超級高流動(dòng)性的塑料。

    普通質(zhì)量法要求稱重切斷的重量，熔噴料流動(dòng)性高，無法準(zhǔn)確稱重，因此采用體積法對熔噴料的熔融指數(shù)儀進(jìn)行測試，《GB/T30923-2014聚丙烯熔噴專用料》中也有要求，按上述B方法進(jìn)行測試。實(shí)驗(yàn)條件為M（溫度：230℃，負(fù)荷：2.16kg），熔體密度值為0.7386g/cm3。

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    因此，PP熔噴專用料熔指測試時(shí)，選用的熔體流動(dòng)速率儀需要適用于聚丙烯熔噴專用料等高流動(dòng)性材料的熔體流動(dòng)速率(MVR)的測試。

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