戴 婷

（國(guó)高材高分子材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司，上海 201714）

聚酰胺（Polyamide，簡(jiǎn)稱PA）作為一種半晶態(tài)熱塑性聚合物，由于其良好的阻尼特性、高耗散性能、易于加工和質(zhì)量輕等特點(diǎn)而成為最重要的工程塑料之一，并廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械工程和車輛工程中；其中PA66由于其良好的機(jī)械性能和耐熱性，作為結(jié)構(gòu)零部件應(yīng)用于汽車領(lǐng)域和電子電器領(lǐng)域。聚酰胺粘數(shù)的高低決定著產(chǎn)品的不同用途。

聚合物稀溶液的粘數(shù)是它在流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力大小的反映，這種流動(dòng)過(guò)程中的內(nèi)摩擦包括純?nèi)軇┓肿娱g的內(nèi)摩擦、高聚物分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦以及高聚物分子間的內(nèi)摩擦，這三種內(nèi)摩擦的總和稱為高聚物溶液的粘度。高聚物阻力越大，粘度越高，流動(dòng)性越好，分子量越大，高聚物分子量的高低關(guān)系其物理性能、老化、可靠性等性能的高低以及產(chǎn)品加工前后分子降解情況。因此聚酰胺粘數(shù)的測(cè)試結(jié)果直接關(guān)系聚酰胺的使用方向，故探討不同測(cè)試條件對(duì)聚酰胺粘數(shù)的影響，提高粘數(shù)分析的準(zhǔn)確性有重要意義。

目前聚酰胺粘數(shù)測(cè)試方法有GBT 12006.1、ISO 307、ASTM D789，方法中只是對(duì)粘數(shù)的測(cè)試原理、設(shè)備進(jìn)行了定義，對(duì)于測(cè)試條件對(duì)聚酰胺粘數(shù)結(jié)果的影響并沒(méi)有進(jìn)行分析研究，相關(guān)文獻(xiàn)基本沒(méi)有專門(mén)針對(duì)測(cè)試條件對(duì)聚酰胺粘數(shù)結(jié)果的研究。針對(duì)以上問(wèn)題，本文對(duì)影響聚酰胺測(cè)試結(jié)果的測(cè)試條件進(jìn)行了探究。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 儀器

粘度測(cè)試儀：NCY-4，上海思爾達(dá)；烏氏粘度計(jì)：內(nèi)徑1.03 mm；分析天平：最小刻度值0.000 1 g；恒溫振蕩水浴器；烘箱；干燥皿；砂芯漏斗；錐形瓶：100 mL，帶有磨口玻璃塞；容量瓶：50 mL，帶有磨口玻璃塞。

1.2 實(shí)驗(yàn)樣品

由于聚酰胺原料和改性后的聚酰胺粘數(shù)性能上會(huì)有所差別，因此本文選擇了兩種樣品進(jìn)行試驗(yàn)，包括原料聚酰胺PA66 EP-158，供應(yīng)商華峰，改性聚酰胺PA6-G30，供應(yīng)商上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司，樣品均為固體顆粒。

濃硫酸，市售，化學(xué)純。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

依據(jù)GB/T 12006.1的測(cè)定方法，準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量干燥均勻的樣品于50 mL容量瓶中，加入約35 mL濃硫酸，放在溫度不超過(guò)30℃恒溫水浴振蕩器中溶解；待樣品完全溶解后，冷卻，定容至刻度，搖勻；將定容后的溶液通過(guò)砂芯漏斗過(guò)濾到烏氏粘度管中，加入量在粘度管的兩刻度線中間即可。

1.4 計(jì)算公式

式中：η為在一種規(guī)定溶劑中聚合物溶液的粘度，Pa?s或 N/m2?s；η0為溶劑的粘度，Pa?s或 N/m2?s；為在一種規(guī)定溶劑中聚合物溶液的相對(duì)粘度；c為聚合物的濃度，g/mL；VN為粘數(shù)，mL/g。

對(duì)于一種特定粘度計(jì)，并且溶液和溶劑密度基本相等，用該溶液的流經(jīng)時(shí)間比代替粘度比。

式中：t為溶液流經(jīng)時(shí)間，s；t0為溶劑的流經(jīng)時(shí)間，s。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理對(duì)聚酰胺粘數(shù)測(cè)試結(jié)果的影響

樣品前處理與聚酰胺粘數(shù)結(jié)果如表1所示。

表1 烘干與未烘干對(duì)粘數(shù)結(jié)果的影響

由上表1可知，使用相同濃度的硫酸測(cè)試未烘干和烘干后的樣品，測(cè)試的粘數(shù)結(jié)果不管是原料聚酰胺還是改性聚酰胺差異都不大，而產(chǎn)品控制含水率的標(biāo)準(zhǔn)一般是小于0.2%或更嚴(yán)苛，而由此引起的誤差不超過(guò)±0.5 mL/g，所以排除水分影響；但對(duì)于長(zhǎng)期敞口放置的聚酰胺樣品還是有必要對(duì)樣品進(jìn)行烘干處理的。

2.2 濃硫酸濃度對(duì)聚酰胺測(cè)試結(jié)果的影響

濃硫酸濃度與聚酰胺粘數(shù)結(jié)果如表2所示。

表2 濃硫酸濃度對(duì)粘數(shù)結(jié)果的影響

由表2可知，高濃度硫酸測(cè)試的粘數(shù)結(jié)果比低濃度硫酸測(cè)試的粘數(shù)結(jié)果至少偏高10 mL/g，對(duì)原料聚酰胺的影響更加顯著。這是由于根據(jù)公式（1）可知，粘數(shù)和溶劑的粘度、溶液的粘度及聚合物的濃度有關(guān)，而聚合物的濃度是不變的，變化主要來(lái)源于溶液和溶劑的相對(duì)粘度的變化。已知粘度是流體粘滯性的一種量度，是流體流動(dòng)力對(duì)其內(nèi)部摩擦現(xiàn)象的一種表示。粘度大表現(xiàn)內(nèi)摩擦力大，分子量越大，碳?xì)浣Y(jié)合越多，這種力量也越大。因此純?nèi)軇┑恼扯?，是指溶劑分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦表現(xiàn)出來(lái)的粘度；溶液的粘度，是溶劑分子與溶劑分子之間、高分子與高分子之間和高分子與溶劑分子之間三者內(nèi)摩擦的綜合表現(xiàn)。當(dāng)溶劑濃度降低時(shí)，η比η0減小的更顯著，因此相對(duì)粘度會(huì)相應(yīng)減小，進(jìn)一步導(dǎo)致粘數(shù)值的下降。

2.3 樣品濃度對(duì)聚酰胺測(cè)試結(jié)果的影響

表3 樣品濃度對(duì)粘數(shù)結(jié)果的影響

由表3可知，樣品濃度太稀或太濃都對(duì)測(cè)試樣品的粘數(shù)結(jié)果有顯著的影響，樣品的濃度越高，粘數(shù)的結(jié)果越高，不管是原料聚酰胺還是改性聚酰胺規(guī)律都是一致的。而不同測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)樣品濃度的要求有所差異，GB/T 12006.1標(biāo)準(zhǔn)要求使用0.005 g/mL的樣品濃度測(cè)試，因此在對(duì)測(cè)試樣品的粘數(shù)測(cè)定時(shí)應(yīng)選擇合適的濃度范圍，并且在進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)或者異常原因排查時(shí)要確認(rèn)樣品濃度是否一致。

3 總結(jié)

1）無(wú)論是原料聚酰胺還是改性聚酰胺，烘干處理對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響不大，使用相同濃度的濃硫酸測(cè)試未烘干和烘干后的樣品，測(cè)試的粘數(shù)結(jié)果差異不大。但對(duì)于長(zhǎng)期敞口放置的聚酰胺樣品以及做異常調(diào)查測(cè)試等時(shí)，建議還是有必要對(duì)樣品進(jìn)行烘干處理的。

2）濃硫酸的濃度對(duì)粘數(shù)測(cè)試結(jié)果有明顯影響，98%濃硫酸的粘數(shù)結(jié)果比 96%濃硫酸的粘數(shù)結(jié)果至少偏高10 mL/g，對(duì)于原料聚酰胺的影響更加顯著。

3）無(wú)論是原料聚酰胺還是改性聚酰胺，樣品濃度對(duì)粘數(shù)的結(jié)果有顯著的影響，樣品濃度太低或太高都會(huì)導(dǎo)致粘數(shù)結(jié)果發(fā)生明顯地偏差，因此在測(cè)試過(guò)程中，確定合適的樣品濃度對(duì)保證數(shù)據(jù)的可比性和準(zhǔn)確性有著重要的意義。