影響PET特性粘度結(jié)果的幾大因素

更新時(shí)間：2024-03-21 點(diǎn)擊次數(shù)：1913

在PET材料的生產(chǎn)和科研中，特性粘度是最為重要的指標(biāo)之一，所以特性粘度結(jié)果的準(zhǔn)確性尤為重要。特性粘度采用烏氏粘度計(jì)法測(cè)定的，從取樣到樣品前處理，再到樣品測(cè)試，環(huán)節(jié)眾多，每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)影響到最后的結(jié)果值。

1、溶劑密度的控制

PET是一種極性結(jié)晶性的高分子，因此在常溫下沒(méi)有合適的溶劑。按照標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)主要使用的試劑是苯酚：四氯乙烷（50:50）和苯酚：四氯乙烷（60:40）。它是一個(gè)混合試劑，溶劑的比例對(duì)特性粘度結(jié)果有顯著影響，因此需要嚴(yán)格控制。特性粘度分析值與溶劑密度呈正比關(guān)系，溶劑密度變化0.001g/cm3，纖維級(jí)切片（特性粘度0.62-0.66 dl/g）的結(jié)果值變化會(huì)在0.001-0.002dl/g左右，瓶級(jí)切片（特性粘度0.82-0.88dl/g）的結(jié)果值變化在0.002-0.003dl/g左右，需要控制溶劑密度范圍，建議控制到中心值以上。

同時(shí)要認(rèn)真關(guān)注試劑質(zhì)量（苯酚容易氧化和含水）。

因素

纖維切片

瓶級(jí)切片

密度范圍

苯酚：四氯乙烷1：1

（1.280±0.003）g/cm3

苯酚：四氯乙烷3：2

（1.235±0.003）g/cm3

苯酚：四氯乙烷3：2

（1.235±0.003）g/cm3

溶劑密度控制：在（25±0.02）℃的恒溫水浴中用密度計(jì)測(cè)定配制好的溶劑的密度。

2、水分含量的控制

實(shí)驗(yàn)證明水分含量直接影響特性粘度結(jié)果值，試樣中水分的含量與特性粘度值成反比，水分含量越大，特性粘度值越小。因此試劑中的水含量和切片的水含量都需要控制。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溶劑中水含量小于0.2%時(shí)特性粘度值完正常；當(dāng)溶劑中水含量為0.3%時(shí)瓶級(jí)切片特性粘度下降0.002dl/g，纖維級(jí)切片特性粘度下降0.001dl/g；當(dāng)水含量達(dá)到0.4%時(shí)，瓶級(jí)切片特性粘度下降0.004dl/g左右，纖維級(jí)切片特性粘度下降0.002dl/g左右；當(dāng)溶劑中水含量達(dá)到0.5%時(shí)，瓶級(jí)切片特性粘度下降0.008dl/g左右，纖維級(jí)切片特性粘度下降0.005dl/g左右，數(shù)據(jù)嚴(yán)重偏小，并且平行不好。

因素

纖維切片

瓶級(jí)切片

水分含量

若試樣水分含量高于0.5%，則需要將試樣放置于真空干燥箱中，壓力低于133.5Pa，溫度為105℃，干燥3小時(shí)

若試樣水分含量高于0.3%，則需要將試樣放置于真空干燥箱中，壓力低于133.5Pa，溫度為105℃，干燥3小時(shí)

3、PET樣品的處理方式

纖維級(jí)切片整體結(jié)構(gòu)均勻，特性粘度小，用剪刀1顆剪4小顆即可。

瓶級(jí)切片由于在增粘過(guò)程中切片表面到切片中心的增粘幅度不一致，造成樣品粉碎手法的差異對(duì)粘度測(cè)試結(jié)果有較大影響，這也是瓶級(jí)切片粘度測(cè)試差異大的主要原因之一。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，瓶片比較好的樣品粉碎方式如下：將約50g的樣品置于粉碎機(jī)中，加入一定量的液氮（將切片浸沒(méi)），立即接通電源粉碎樣品5~8s，重復(fù)操作3~4次，總的粉碎時(shí)間不超過(guò)30s。

因素	纖維切片	瓶級(jí)切片
樣品處理方式	切片機(jī)或者剪刀剪碎	粉碎機(jī)粉碎
如果粉碎時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，一般導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果偏低；如果粉碎時(shí)間過(guò)短，則一般測(cè)試結(jié)果偏高。因此，瓶級(jí)聚酯切片的粉碎手法必須嚴(yán)格控制。

4、稱(chēng)量測(cè)試試樣的質(zhì)量控制

最少需要0.1mg精度的分析天平，精準(zhǔn)秤取0.125±0.005g，精確到0.0001，確保稱(chēng)量的精準(zhǔn)度，最少多次復(fù)測(cè)樣品克數(shù)，以確保準(zhǔn)確度。一般情況樣品質(zhì)量偏差0.0001g，特性粘度結(jié)果相差0.0005dl/g左右。

梅特勒.jpg

5、25ml溶劑移液體積的控制

建議用移液器（卓祥ZYQ-50）精準(zhǔn)移取25ml。或者用分析天平稱(chēng)重精準(zhǔn)獲取。體積相差0.1%，特性粘度結(jié)果相差0.0007dl/g左右。并且建議存放溶劑的儲(chǔ)液瓶放置在25°環(huán)境下，因?yàn)闇囟茸兓螅迫〉膶?shí)際體積也會(huì)發(fā)生變化。

移液器1.jpg

6、PET樣品的溶解時(shí)間

目前實(shí)驗(yàn)室在用溶解樣品的設(shè)備有加熱磁力攪拌器、水浴/油浴振蕩器、金屬浴溶樣器等，

加熱磁力攪拌器分為功率控溫和傳感器控溫，都是依靠底部受熱，功率控溫會(huì)根據(jù)室溫溫度改變而改變，加之它本身控制溫度偏差也比較大，還有樣品瓶底部厚度以及拱起形狀等因素影響受熱不均，一般國(guó)產(chǎn)加熱磁力攪拌器溫度偏差10-30℃，進(jìn)口的加熱磁力攪拌器會(huì)好一些，能控制在5℃左右。

水浴/油浴振蕩器的溫度控制能在±2°，它的缺點(diǎn)是加熱速度慢，并且在樣品溶解后需要擦拭樣品瓶外壁。水浴振蕩器只能用于纖維級(jí)切片溶解，溶劑與水不溶，所以在溶解過(guò)程特別注意樣品瓶的密封，防止水氣進(jìn)入樣品瓶?jī)?nèi)導(dǎo)致樣品作廢。油浴振蕩器浴液選用甘油效果佳。

金屬浴溶樣器（卓祥MSB-15）溶樣效果為最佳，操作方便簡(jiǎn)潔，整體加熱均勻，控溫精度（±1°），升溫速度快，因素干擾少，并且同時(shí)溶樣數(shù)量多。

因素

纖維切片

瓶級(jí)切片

溶樣時(shí)間

溶樣溫度在90~100℃，溶解30min內(nèi)。

溶解溫度為110±10℃，溶解30min內(nèi)。

控制溶樣溫度是控制溶液本身的溫度，而非加熱裝置的溫度。因?yàn)闇囟瘸髸?huì)導(dǎo)致聚合物降解，溫度太小導(dǎo)致溶樣不全，故要控制溶液溫度。

超溫會(huì)導(dǎo)致聚合物降解，溶樣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)同樣導(dǎo)致聚合物降解。

溶樣塊.jpg

7、粘度儀水浴溫度控制要求

纖維級(jí)切片特性粘度測(cè)試方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14190規(guī)定，粘度計(jì)水浴槽的溫度控制范圍（25±0.05）℃，ASTM-D-4603規(guī)定水浴槽溫度控制范圍（30±0.01）℃，瓶級(jí)聚酯切片特性粘度分析國(guó)標(biāo)GB 17931規(guī)定粘度計(jì)水浴槽溫度控制范圍（25±0.02）℃。

特性粘度是溫度的函數(shù)，測(cè)試時(shí)需嚴(yán)格控制水浴槽的溫度。目前卓祥科技所有系列的浴槽溫度控制精度均＜±0.01℃。

8、環(huán)境濕度對(duì)特性粘度測(cè)試結(jié)果的影響

一般情況下環(huán)境濕度對(duì)特性粘度結(jié)果沒(méi)有太大的影響，但在特殊情況下，環(huán)境濕度對(duì)特性粘度測(cè)試的結(jié)果卻有顯著的影響，比如南方的梅雨季節(jié)，或者環(huán)境濕度大于90%的時(shí)候。當(dāng)濕度在45%和90%情況下，濕度越大特性粘度結(jié)果會(huì)偏小，一般情況下特性粘度值會(huì)小0.01dl/g左右。因此，對(duì)于環(huán)境濕度大的情況，要規(guī)定在樣品處理后必須對(duì)其進(jìn)行干燥處理再溶解。在條件允許下，用除濕機(jī)對(duì)控制室內(nèi)濕度進(jìn)行控制，讓其盡可能＜45%以下。