熔體強度是影響聚合物發泡性能的一個重要因素，表征熔體強度的方法有直接測量法以及間接分析法。

 一、直接測量法

熔體強度測試儀是表征聚合物熔體強度最直接的儀器，圖1左為測量PP熔體強度所用的Gottfert“Rheotens”熔體強度測試儀示意圖，是將聚合物熔體單軸拉伸，首先熔體從擠出機口模向下擠出，同時被裝在平衡梁上的兩個運動方向相反的輥筒牽引。熔體束被拉伸時受的力是輥筒的速度和時間的函數，輥筒均勻加速運動，直到熔體束斷裂，此熔體束斷裂所受的力就是該聚合物的“熔體強度”，一般對同一個樣品需多次測試，取拉伸力的平均值作為該樣品的熔體強度的值。擠出溫度越低、擠出速率越高，聚合物的熔體強度越高，所以在加工時應該選取適當的加工溫度和擠出速率，以制備滿足不同市場需求的聚合物。有人使用熔體強度測試儀分別在180℃、190℃、200℃、210℃以及220℃對四種不同的樣品進行了測試，發現分子量越高以及分子量分布越寬將會導致樣品的熔體強度更高。

圖1熔體強度測試儀示意圖（左）    旋轉儀變儀拉伸粘度測試系統（右）

二、間接測量法

1、 熔垂法

聚合物的熔體強度與融垂性能有著密切的聯系，可以通過測試聚合物的融垂性能來表示聚合物的熔體強度，即在相同時間內聚合物熔體下垂的長度的大小就可以判斷其熔體強度的大小。有人等利用融垂性能測試比較了HMSPP和PP的熔體強度，圖2為HMSPP與PP的融垂性能對比圖，可以看出HMSPP的抗融垂性能明顯優于普通PP，所以融垂性能測試可以簡便、直觀的體現出聚合物的熔體強度大小。

圖2 HMSPP與PP的融垂性能對比圖

2、紅外光譜法

有人通過觀察改性PP的紅外圖譜中是否出現羰基的吸收峰來判斷改性PP中是否出現了交聯，可以間接判斷產物的熔體強度。通過紅外光譜法檢測，他們發現與普通PP對比，改性后的PP（接枝己二醇二丙烯酸酯）在1736cm-1處出現了羰基吸收峰，這表明己二醇二丙烯酸酯（HDDA）成功接枝到了PP上，使改性后的PP中出現交聯，間接說明了改性PP的熔體強度得到了提高。

3、拉伸粘度法

拉伸粘度可以表征HMSPP的應變硬化效應，Münstedt H等用Meissner型單軸拉伸流變儀測試了聚合物的熔體強度，圖3為Meissner型單軸拉伸流變儀的示意圖，測量時，樣品一端被拉伸，另一端測量拉力，可以在不同溫度下，施加不同的拉伸速率進行測試，以測得聚合物的拉伸粘度，觀察到聚合物的應變硬化行為。

圖3 Meissner型單軸拉伸流變儀的示意圖 

4、流變學法

有人等通過流變學方法表征聚合物的熔體強度，他們用Zn2+和胺改性接枝了馬來酸酐的PP，制得了四種不同的離聚物，然后對這四種離聚物及接枝了馬來酸酐的PP進行了零切粘度和復數粘度測試，發現側基的大小和數量的增加會導致離子交互作用的減小，從而使零剪切粘度和復數粘度減小，導致離聚物熔體強度下降。Ardakani F等通過儲能模量表征聚合物的熔體強度，他們將PB-1按不同的質量分數與PP混合，他們通過實驗發現20wt%的PB-1與PP混合后的產物在低頻端具有較高的儲能模量，加入20wt%的PB-1可以更好的提高聚合物的熔體強度。

5、熔體指數儀法（MFR）

利用公式：可以計算出樣品的熔體強度，式中，MS為熔體強度（Pa·s）；；Δl為擠出物直徑減少50%時的擠出物長度（mm）；；r0為最初從模口露出的擠出物半徑；MFR230是由熔體指數測試儀（MFR）測得的在230℃、負荷2.16kg下的熔體流動速率（g/10min）。在熔融狀態下通過引入支鏈會導致高分子聚合物在熔融狀態下的糾纏度提高，單體濃度越高、分子內的支鏈數量越多、分子內的支鏈的長度越長都會導致糾纏度的提高，從而會引起熔體流動速率的減小，所以熔體強度就越高。

6、差式掃描量熱法（DSC）

DSC是測試表征聚合物熱行為最有效的手段，DSC可以模擬HMSPP的生產過程中的一系列熱行為，主要是HMSPP的熔融與結晶行為。為了同時研究HMSPP的流變與熔融結晶行為，Raps D等設計了一種新的裝置如圖4所示，他們利用其設計的裝置可以研究冷卻速率、CO2注入量及壓力對流變行為與結晶行為的影響。實驗結果表明冷卻速率越高、CO2注入量越高，熔體的粘度會越低，材料的熔體強度越低。

圖4 Daniel設計的測試裝置示意圖

不同方法用途不同，但都是為了表征熔體的強度，大家可根據需要及工作條件選擇。

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責任編輯：殷鵬飛