在微型混合挤出机器和流变仪内带混合添加剂 的 PET 的制备与分析

引言

带有掺入多种添加剂的 PET 样品和普通纯树脂的 PET 样本可以在特定时间段内进行混合。在混合期间，在集 成的裂狭缝毛细管内测定混合成物 / 分降解物。当混合 物准备就绪时，将其转移到微型注模机中，以便制备圆 片盘形试样。利用这些圆片盘，在旋转流变仪上对聚合 物熔体进执行流变试验。目的在于证明在微型混合挤出 机器内仅使用 7g 样本进行的试验可用于快速筛选 PET 和添加剂，还可给出指示聚合物的化学回收指示作用。

方法 

样品本制备

 270℃下，在 Thermo Scientific HAAKE MiniLab（图 1） 中制备 PET 与添加剂的混合物，温度 270℃，螺杆转速 为 50 rpm。样品由循环通道再循环混合 15 分钟将样本 混合。在混合过程中，监测控回流通道裂狭缝毛细管内 的压力降。

试样的注射成型制模 

经过混合之后，聚合物被直接挤入 Thermo Scientific  HAAKE MiniJet Pro（图 2）的加热料筒内，以对试样进 行注射成型制模（直径 20 mm、厚度 1.5 mm），从而 进一步进行流变测试验。加热料筒的温度为 270 ° C， 模具被加热至 80 ° C。样品本已经在 500 bar 的压力 持续 5 秒下注射 5 秒，注射后保持压力为 300 bar，持 续 5 秒。

流变测试验

 在 Thermo Scientific HAAKE MARS 上配套电加热炉使 用 20 mm 的平行板转子和 1.4mm 的间隙，以氮气保 护，设定温度 270℃执进行了流变测试验，在 Thermo  Scientific HAAKE MARS 上的间隙为 1.4mm，在氮气环 境下采用 270℃的电加热炉。所有样品本首先在振幅扫 描下进行测试验，以便确定线性粘弹范围。对于 0.1 至 46 Hz 的频率扫描测试，已经使用新的试样。所有测试 验的变形率均为 0.5 %，在所有试样本线性粘弹区范围 的安全范围内。

结果 为

方便比较，所有曲线图形均采用相同的比例标尺。 无添加剂的 PET

对于图 1 中所示的纯普通 PET，在加料负荷峰值之后， 压力降表明 PET 出现降分解。经过 15 分钟后，压力大 致恒定保持在约 18 bar 的值不变。 图 2 中，相同试样本的频率扫描表明损耗模量 G”明显 高于储能模量 G’。G”曲线略微有些波动，是由于相 移 δ 接近 90°，并且即使zui小的变化也会对 G”产生重 大影响。复杂的零剪切粘度 | η *| 为 200 Pa。

图3 中，添加带有 1% 1,2,4- 苯*酸酐的 PET 显示： 在加料负荷峰值之后，压力上升相关于与 PET 的缩合反 应有关。经过 15 分钟后，压力仍然上升，上升数值约 为 15 bar。与纯普通 PET 相比，其稍微明显低于较低的 粘度指示。 图 4 中相同试样本的频率扫描表明 G’与 G”越来越接近。 在低频率时伴随着较低的 δ 也较低，约为 85°。此时这 种 PET 具有较高的弹性更高。在低频率下，| η *| 为 150  Pa。 与纯普通 PET 相比，添加剂一方面造成较低的压力和较 低的 | η *|，但另一方面，添加剂诱发 PET 反应。

图 5 中，带有添加 1% 1,2,4- 苯*酸酐和 1% 元二联 恶唑啉苯的 PET 的压力相关依存性显示压力下降，然随 后在负荷加料峰值之后上升。压力是 55 bar，与普 通纯 PET 相比以及带有添加 1% 1,2,4- 苯*酸酐添加 物的化混合物相比压力，其明显较高。测试验结束时的 压力波动是由于试验结束时的橡胶形态造成的。 

图 6 中的频率扫描显示了粘弹性材料 G’和 G”的典型 趋势。 | η *| 接近 2800 Pa，与普通纯 PET 和添加带有 1% 1,2,4- 苯*酸酐添加物的化混合物相比，其高出 10 倍。δ从 低频率时的 88°变为高频率时的 52°表明较高弹性特 性出现在交叉点附近。

 两种添加剂的相结合后，首先显示的是 PET 出现分解， 然后再发生反应以组成新的结构。分子量很可能明显较 高。与普通纯 PET 和带有添加 1% 1,2,4- 苯*酸酐的 混化合物测试验相比，压力和 | η *| 的增加与 | η *| 密切 相关。

 总结

 HAAKE MiniLab 微型混合挤出机器是一种非常有用的仪 器，可用于筛分不同添加剂所起到的作用。试验仅需少 量样本（7g）。观察到的压力相关依存性给出了首先显 示的是添加剂的功能性一指征。

 一次试验所需的时间适中。如果必须进一步执实行流 变或其他物理测试验，可将聚合物熔体转移到 HAAKE  MiniJet Pro 内。可以快速重复制备不同的试样。

 在分子量及其分布进一步研究方面，即通过扩展流变测 试验例（如与 GPC 数据相比较，事实上证明的时温叠 加的假设）对分子量及其分布所进行的进一步研究能够 切实地证实假设。