[发明专利]确定熔体弹性的方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年9月3日提交的美国临时申请61/190,850(代理案号67401US)的优先权。针对美国专利实践的目的，该申请的内容通过参考完全并入本申请。

背景技术

本发明处于用于测量熔融热塑性聚合物的粘弹性性质的方法和设备的领域。更具体地，本发明涉及测定熔体弹性的方法和设备。

如陈述于Wagner and Bernnat，J.Rheol.42(4)，July/August 1998，p917-928中的，聚合物熔体的熔体弹性对于很多聚合物工艺是非常重要的，例如纤维纺丝，膜吹制，吹塑，高速涂布，和片材铸造。熔体弹性的测量可以使用延伸图表进行，其中伸长熔融聚合物的挤出线料所需的牵伸力作为增加的牵伸速度的函数测量。针对该目的，开发了拉伸检测器，即所谓的Rheotens(例如，参见Meissner，Rheol.Acta 10，1971，p230-242)。Rheotens试验容易进行，显示优越的再现性，并模拟工业聚合物工艺例如纤维纺丝或膜流延。因此，已经发现Rheotens试验具有广泛应用。

在Rheotens试验中，通过聚合物熔体粘度计挤出的聚合物熔体线料在旋转轮的作用下伸长，当轮的速度大于线料的输出速度时，旋转轮夹紧熔体线料。通常，使轮加速直至线料断裂或达到轮的最大旋转速度。不可以将张力/牵伸速度图表直接转化为伸长粘合和伸长速率之间的关系。但是，发现用于热流变学简单的聚合物熔体(Wagner等人，Polym.Eng.Sci.36，1996，p925-935)的“Rheotens主曲线”导致了恒定力延伸的分析相当简化。Rheotens主曲线提供了直接和定量比较聚合物熔体在加工条件下的弹性的基础。

出乎意料地，甚至对于在不同挤出压力(本领域称为挤出“应力”)进行的Rheotens实验，如果按Wagner等人所报告地适当改变地力和拉伸比的比例，那么可以发现Rheotens主曲线。这样的主曲线(其表示主曲线的主曲线)称为Rheotens超级主曲线。Wagner和Bernnat表明，Rheotens主曲线的概念可以归纳至具有挤出模头和不同长度纺纱线的实验，并且关于聚合物熔体的伸长粘度的信息可以通过使用分析流变学模型从Rheotens主曲线求取。

进行Rheotens试验的仪器可商购自Goettfert Inc.，Parkway Rock Hill，South Carolina。但是，进行Rheotens试验的可商购仪器相对昂贵，因为其使用聚合物粘度计以产生熔体线料。而且，在本领域中，认为这样的仪器更适用于研究型实验室中，而不是聚合物生产设备的品质控制实验室中，这是因为仪器的费用和操作仪器所需技术人员的程度。因此，需要开发较便宜和较易操作的仪器用于测定热塑性聚合物的熔体弹性。

发明内容

本申请提供与现有技术的Rheotens试验和仪器相比，较便宜地和较容易操作地测定热塑性聚合物的标准化熔体弹性值的方法和设备。更具体地，本发明是测定热塑性聚合物的标准化熔体弹性值的方法，包括以下步骤：(a)加热所述热塑性聚合物以使该热塑性聚合物熔融；(b)使熔融的热塑性聚合物经受选择的恒定应力，使得该熔融的热塑性聚合物流动通过通道以形成以速度V₀离开通道的熔融的热塑性聚合物的线料，所选择的恒定应力和熔融的聚合物温度的范围使得V₀大于1.27毫米每秒，所述通道的直径为约2.1毫米和长度为约8毫米；和(c)通过施加力至熔融的热塑性聚合物的线料拉伸熔融的热塑性聚合物的线料，以制得以约33V₀的速度移动的热塑性聚合物的拉伸线料，所述热塑性聚合物的标准化熔体弹性值等于该力。