应用案例 | DMA242测试聚丙烯PP

DMA242测试聚丙烯PP

简介

聚丙烯（PP，(C3H6)n）是由丙烯单体聚合而成的热塑性聚合物，分为无规、等规、间规三种结构类型，而这三种结构的区别主要是甲基基团的排布定向不同。因为无规聚丙烯的结晶程度不高，而后两种结构结晶程度较高，故而有着广泛的应用。

聚丙烯的熔点温度约160°C，容易生产加工且具有良好的抗疲劳特性，故而可用作活动铰链。聚丙烯广泛应用在食品和饮料包装领域特别是奶制品包装。

测试条件

温度范围：-170…170°C         

夹具：三点弯曲20mm          

动态力：6.6N　    

比例因子：1.2

升温速率：2.5 K/min              

振幅：± 40 µm                

频率：1，2，5，10Hz  

测试结果

对聚丙烯样品进行多频率扫描测试，储能模量E’（黑色曲线，1Hz）在-31°C出现玻璃化转变，对应的损耗模量E’’（红色曲线）和损耗因子tanδ（蓝色曲线）的峰值分别为-24°C和-12°C。我们可以看到，玻璃化转变温度和曲线本身都是随着频率增加而往高温方向移动。

对玻璃化转变区域进行主曲线分析评估，根据时温叠加原理（William-Landel-Ferry，WLF方程），多频率DMA测试结果可以被转换到产品在实际应用条件下的温度和频率范围。根据WLF方程，等温曲线彼此相互沿着频率轴进行移动，最终形成覆盖较广频率范围的单条曲线。

只有在玻璃化转变E’起始点温度以上高分子链段的运动才能够发生，这时“自由体积理论”才是成立的。在这里我们选择-5°C作为参照温度，在得到主曲线的同时，WLF方程的常数C1和C2也同时自动计算得到。主曲线显示储能模量E’在频率10-4到109Hz范围内逐渐增大。

WLF方程计算得到主曲线

Arrhenius方程可以对测量数据进行额外的描述说明，以tanδ最大值温度（单位: K）的倒数为横坐标，频率的对数为纵坐标作图，由此曲线可以计算得到斜率，即为玻璃化转变的活化能。在本例中，由Arrhenius方程推算出聚丙烯材料的玻璃化转变活化能为304 KJ/mol。

Arrhenius方程计算转变活化能

编译：

朱明峰

曾智强