17-聚偏氟乙烯熔体的流变特性

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1、万方数据第22卷第2期高分子材料科学与工程v。1．22，N。．22006年3月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGMar．2006聚偏氟乙烯熔体的流变特性张结来，沈烈，李文春，郑强(浙江大学高分子科学与工程学系，浙江杭州310027)摘要：采用高压毛细管流变仪和先进流变扩展系统相结合的方法研究了PVDF熔体在较宽剪切速率范围(1×10—2S-!～5×103S。)的流变行为。结果表明，在极低的剪切速率范围内，PVDF熔体黏度几乎不随剪切速率的变化而变化，表现出牛顿流体特性；而在较高的剪切速率

2、范围内，PVDF熔体表现黏度随剪切速率的增加而明显降低，表现出强烈的剪切变稀行为，为假塑性非牛顿流体。同时探讨了分子量、剪切速率、温度对PVDF熔体非牛顿指数、粘流活化能等流变特性的影响。关键词：聚偏氟乙烯；流变特性；表观黏度；粘流活化能；非牛顿指数中图分类号：0631．2+1文献标识码：A文章编号：1000—7555(2006)02一0123一03聚偏氟乙烯(PVDF)作为一种新型氟碳热塑性塑料具有极好的耐候性、热稳定性和化学稳定性，能抵抗大多数腐蚀性化学试剂。PVDF作为一种优良的制膜材料，也越来越受到广泛重视，所制分离膜

3、可用于超滤、反渗透、气体分离、蒸馏等过程。PVDF中空纤维膜的常用制备方法是湿法纺丝[1～43，但该方法过程复杂、影响因素很多。而熔融纺丝在生产过程中无须使用溶剂，是最为经济和对环境最为友善的生产技术。熔纺中空纤维强力高、更耐高温和化学药品，其膜壁的表面粗糙度比湿法纺丝中空纤维小很多倍，因此熔融纺丝是很有前景的制备PVDF中空纤维膜的方法。目前对PVDF熔体流变特性报道的文献还不多。本文采用高压毛细管流变仪和先进流变扩展系统相结合的方法研究了分子量、剪切速率和温度对PVDF熔体黏度、粘流活化能以及非牛顿指数的影响，其结果对PV

4、DF的熔融纺丝工艺具有一定的理论指导意义。1实验部分1．1原料PVDF：法国产，牌号为SOI。EFl010，收稿日期：2004—11-25；修订日期：2005—02—24基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(2003CB615705)联系人：沈烈，E—mail：shenlie@zju．edu．crlSOLEFl012，分子结构参数见Tab．1。Tab．1Molecularweightsandmolecularweightdistributionsofsamples1．2测试采用高压毛细管流变仪(HighpressureCap

5、illaryRheometer，RheoflixerHT，ThermalHaake，Germany)测定PVDF在高剪切速率下的流变行为。毛细管直径1mm，长径比40：1，由于采用较大的毛细管长径比，末端效应可以忽略。测试温度范围220℃～260℃，熔融时间为10rain，温度偏差±0．1℃。采用先进流变扩展系统ARES(AdvancedRheologicalExtensionSystem，Rheometrics，USA)测定PVDF在低剪切速率下的流变行为。将PVDF压制成直径25mm，厚度2mm的圆片，用于ARES测试。测

6、试采用纰5mm的平行板模式，测试温度范围220℃～260。C，万方数据高分子材料科学与工程剪切速率0．01S叫～10S～。(b)SoLEFlOlZFig．1RelationshipbetweenapparentviscosityandshearratesforPVDFmeltatvarioustempera-tures●：220℃；▲：240℃；V：260℃．、(S“)Fig．2ComparisonofviscositycurvesforSOLEFl010andSOLEFl012meltat240℃■：SOLEFl010；●：

7、SOLEFl0122结果与讨论2．1表观黏度大多数聚合物熔体属假塑性流体，其流动曲线包括极低和极高剪切速率区的牛顿流动区，以及二者之间的非牛顿流动区。早在1958年，Cox和Merz提出了一个联系动态流变数据和稳态流变数据的经验关系式[5]：7。。(夕)=矿(∞)l一，，式中，rApp是在毛细管流变仪中测得的未经校正的稳态剪切表观黏度，r／’为动态流变仪中测得的动态复数黏度。经过进一步修正得到如下的表达式：‰，(y)=矿(甜)I一，(1)r／c。，CY)一可’(叫)I一7(2)式中：‰，——经过Bagley和非牛顿校正后由毛细

8、管测得的静态剪切黏度；矿(山)——动态黏度。Han[63指出，在非常低的频率下的形变可认为接近稳态流动，因此7‘(∞)=7(夕)。将ARES及高压毛细管流变仪测试的表观黏度数据进行综合分析，可以得到较宽剪切速率范围(1×10-2S-1～5×103S_1)PVDF熔体的流变曲线