ISO 11443 塑料 - 使用毛细管和狭缝模头流变仪测定塑料的流动性

国际标准化组织 (ISO) 发布的“ISO 11443 塑料 - 使用毛细管和狭缝模流变仪测定塑料流动性”标准描述了在接近塑料加工过程中的速度和温度下受到剪切应力时测定塑料熔体流动性的方法。按照这些方法测试塑料熔体非常重要，因为塑料熔体的流动性通常不仅取决于温度，还取决于其他参数，尤其是剪切速率和剪切应力。

本标准中描述的方法可用于测定10 Pa·s至10⁷ Pa·s范围内的熔体粘度，具体范围取决于压力和力传感器的测量范围以及流变仪的机械和物理性能。挤出流变仪中出现的剪切速度范围为1 s⁻¹^至10⁶ ^s⁻¹。模头入口处的拉伸效应会导致挤出物在模头出口处发生膨胀。本^标准还包括评估挤出物膨胀的方法。

所描述的流变技术不仅限于粘附在壁上的热塑性熔体的表征。例如，可以包括表现出剪切效应的热塑性塑料和热固性塑料。但测定剪切速率和剪切粘度的方法对于不粘壁的材料无效。然而，该标准可用于表征给定几何形状的液体的流变行为。

就本标准而言，适用以下术语和定义：

• 牛顿流体是指粘度与剪切速率和时间无关的流体。
• 非牛顿流体是指粘度随剪切速率和时间而变化的流体。该定义适用于粘度仅随剪切速率变化的液体。
• 表观剪切应力是熔体与模具壁接触时所受到的假想剪切应力，以帕斯卡（Pa）表示。它计算为试验压力与模具横截面积与模具壁面积之比的乘积。
• 表观剪切速率是当熔体的行为符合牛顿力学时，在观察到的体积流速下，壁面熔体将经历的假想剪切速率。
• 真实剪切应力是熔体与模具壁接触时实际受到的剪切应力，以帕斯卡（Pa）表示。它是通过对入口和出口压力损失进行校正，根据测试压力估算出来的，或者直接根据通道中的熔体压力梯度确定出来的。
• 真实剪切速率是通过表观剪切速率获得的剪切速率。

测试时，塑料熔体被迫通过已知尺寸的毛细管或狭缝模具。可以使用两种基本方法：

• 方法1：对于规定的恒定测试压力，测量体积流量。
• 方法2：对于规定的恒定体积流量，测量测试压力。

这些方法可与毛细管模具（方法 A）和狭缝模具（方法 B）一起使用。标准中提供的表格显示了测试方法选项的完整描述。

可以使用预设参数的一系列值（方法 1 中施加的测试压力或方法 2 中的体积流量）进行测量。如果使用狭缝模头，并沿其长度方向在模头入口上方放置压力传感器，则可以确定入口和出口的压降值。如果使用相同半径但不同长度的毛细管模头，则可以确定入口和出口压力降的总和。沿其长度放置压力传感器的狭缝模头特别适合使用在线计算机评估进行自动测量。本标准和 ISO 11403-2 标准中给出了毛细管模头尺寸以及测试中要使用的流速和温度的推荐值。使用狭缝模头时，狭缝厚度与宽度的纵横比较小，或者需要对该比率进行修正（附录 A）。在第二种情况下，计算出的量取决于推导所使用的校正公式时所做的假设，特别是弹性效应可以忽略不计。

这些测试中使用的装置由可加热的筒体组成，该筒体的孔在其下端由可更换的毛细管或狭缝模头封闭。使用活塞、螺杆或气压将测试压力施加到该筒内的熔体上。

测试中使用的流变仪筒体必须由耐磨损和耐腐蚀的材料制成，且能够承受加热系统的最高温度。料筒上可以有一个侧孔，用于在模具入口附近安装熔体压力传感器。沿枪管长度方向的平均孔径的允许偏差应小于正负0,007毫米。制造枪管的技术和材料最好能达到维氏硬度至少 800 HV 30 和表面粗糙度小于 0,25 µm（根据 ISO 4287 标准的平均算术偏差）。

已发现氮化钢适合高达 400 度的温度。已发现硬度值低于规定值但具有足够耐腐蚀和耐磨性的材料可用于制造枪管和模具。

增加枪管直径可以增加单次枪管填充可进行的测量次数，并增加工具的切削速度范围。使用较大直径的筒体的缺点是需要较大的样品质量并且整个样品达到温度平衡所需的时间更长。市售流变仪的筒体直径范围为 6,35 毫米至 30 毫米。

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