熔體流動速率測定儀       

一 產品名稱：熔體流動速率測定儀

二 主要適用范圍及功能：

      熔融指數儀承德市萬吉儀器儀表制造有限公司儀器產熔融指數儀萬吉儀器生產廠家合GB/T3682-2000的標準要求，熔融指數儀主要參數同時也滿足ISO1133-97、ASTM1238標準要求可用于對可用于聚乙烯、聚炳烯、聚苯乙烯、ABS、聚酰胺、纖維樹脂、丙烯酸酯、聚甲醛、氟塑料、聚碳酸脂等多種塑料材料的熔體質量流動速率（MFR）或熔體體積流動速率（MVR）來進行測定；采用雙顯智能化控溫儀表，控溫穩定。 

1、 擠壓出料部分：

出料口直徑：Φ2.095±0.005毫米熱變形、維卡點溫度測定儀 熱變形溫度測定儀 熱變形溫度儀塑料熱變形溫度檢測儀

出料口長度：8.000±0.025毫米

裝料筒直徑：Φ9.550±0.025毫米

裝料筒長度：152±0.1毫米

活塞桿頭直徑：9.475±0.015毫米

活塞桿頭長度：6.350±0.100毫米

1標準試驗負荷（八級）編輯1級：0.325kg=（活塞桿+砝碼托盤+隔熱套+1號砝碼體）

2級：1.200 kg=(0.325+2號0.875砝碼)

3級：2.160 kg=(0.325+3號1.835砝碼)

4級：3.800 kg=(0.325+4號3.475砝碼)

5級：5.000 kg=(0.325+5號4.675砝碼)

6級：10.000 kg=(0.325+5號4.675砝碼+6號5.000砝碼)

7級：12.500 kg=(0.325+5號4.675砝碼+6號5.000+7號2.500砝碼)

8級：21.600 kg=(0.325+2號0.875+3號1.835+4號

3.475+5號4.675+6號5.000+7號2.500+8號2.915砝碼)

試驗負荷相對誤差≤0.5%。

3、溫度范圍：室溫---400℃。

4、恒溫：±0.2℃

5、電源電壓：220V±10% 50Hz

6、工作環境條件：環境溫度10℃—40℃；環境相對濕度為30%—80%；周圍無腐蝕性介質，無較強空氣對流；周圍無震動、無較強的磁場干擾。

7、儀器外形尺寸：250×350×510（長×寬×高）。

8、切料方式，可以分為，手動切料，自動切料，時控切料。

9、控制方式可以分為：數顯控制，和計算機控制。

2結構及工作原理：編輯熔體流動速率測定儀是在規定溫度條件下，用高溫加熱爐使被測物熔融狀態。這種熔融狀態的被測物，在規定的砝碼負荷重力下通過直徑的小孔進行擠出試驗。在工業企業的塑料生產及科研單位的研究中，經常用“熔體（質量）流動速率”來表示高分子材料在熔融狀態下的流動性、粘度等物理性能。熔體流動速率就是指擠出物各段試樣的平均質量折算為10分鐘的擠出量。熔體（質量）流動速率用MFR表示，單位為：克/10分鐘（即g/min）

公式表示：MFR（θ、mnom）=tref×m/t=600×m/t（g/10min）

式中：θ——試驗溫度

mnom——標稱負荷Kg

m——切斷的平均質量g

tref——參比時間（10min）：600

t——切斷的時間間隔單位：秒。

例：一組塑料試樣，每30秒鐘切取一段，各段質量的結果是：0.081克、0.086克、0.081克、0.089克、0.082克。

切斷的平均質量m=（0.081+0.086+0.081+0.089+0.082）÷5=0.0838≈0.084(克)

代入公式：MFR=600×0.084/30=1.680（克/10分鐘） 

承德市萬吉儀器儀表制造有限公司 熔融指數儀3主要技術參數編輯控溫范圍： 室溫---400 ℃

控溫： ±0.2 ℃

顯示分辨率： 0.1 ℃

功耗： ≤500 W

溫度恢復時間： 4 min

活塞位置檢測：(MVR)

上下環距離： 30 mm

位移控制：±0.1 mm

測試范圍：0.03-450g/10min

標準件參數：

料筒參數：內孔 Φ9.55±0.025mm

活塞參數：活塞頭Φ=9.475±0.015mm；

活塞頭長度 H=6.35±0.1mm

口膜參數：口模：材質為碳化鎢、長：8.000mm±0.025mm擠出孔Φ=2.095±0.005mm

口模配置：Φ2.095±0.005/Φ1.18±0.01mm

砝碼參數： 

砝碼：±0.5%

基本配置： A 0.325 KG(含壓料桿)

B 0.875 KG

C 0.960 KG

D 1.200 KG

E 1.640 KG

注：可根據用戶要求加配備砝碼

4基本概念編輯1．什么是熔體流動速率？

圖1是熔體流動速率試驗的結構示意圖。料筒外面包裹的是加熱器，在料筒的底部有一只口模，口模中心是熔體擠壓流出的毛細管。料筒內一支活塞桿，在桿的頂部壓著砝碼。

試驗時，先將料筒加熱，預期的試驗溫度后，將活塞桿拔出，在料筒中心孔中灌入試樣（塑料粒子或粉末），用工具壓實后，再將活塞桿放入，待試樣熔融，在活塞桿頂部壓上砝碼，熔融的試樣料通過口模毛細管被擠出。

塑料熔體流動速率（MFR），以前又稱為熔體流動指數（MFI）和熔融指數（MI）。

圖1

1定義

熔體流動速率是指熱塑性材料在的溫度和壓力下，熔體每10min通過標準口模的質量，

單位為g/10min.

1．2 影響試驗結果的因素

a． 負荷：負荷將使流動速率增加；

b． 溫度：在試樣允許的前提下，升高溫度將使流動速率增加，如果料筒內的溫度分布不均勻，

將給流動速率的測試帶來很明顯的不確定因素；

c．關鍵件（口模內孔、料筒、活塞桿）的機械制造尺寸誤差使測試數據大大偏離。粗糙度達不到要求，也將使測試數據偏小。

意義

熔體流動速率表征了熱塑性聚合物的熔體的流動性能，通過對它的測量可以了解聚合物的分

子量及其分布、交聯程度，以及加工性能等等。

5熔體流動速率試驗的技術要求編輯由于溫度、負荷、機械件的任何一項偏差，都會導致試驗結果的不正確，因此，為了

試驗結果的正確性，須對這些參數很具體地確定下來。

溫度

由于在本試驗中，溫度是動態參數，對試驗的結果影響也很大，因此對溫度的技術參數

規定得很細致。有的廠家生產的各種儀器（還有如恒溫槽，維卡點，等等）凡有溫度指標的，均標上“溫控”這一項，其實是對用戶提供了一個貌似高而實則是沒有實際意義的指標。

1．1 溫度數顯準確度。

準確度，這里指數顯值與標準溫度計之間的差值。一般來說，只要溫控系統具有長期的穩定性和微小的波動，準確度都是可以通過校正來消除誤差的。通常（按標準，下同）要求在0.5℃內。

1．2 溫度波動

溫度波動，指料筒內不論加料與否、溫度穩定后的溫度波動情況，這表征了設備的溫度控制能力。

1．3 溫度長時間穩定性

指料筒內不論加料與否，在經過一段長時間，如4h后，溫度變化的數值，它表征了溫度控制系統環境溫度變化、電源電壓變化的能力，以及自身電子系統的漂移。通常要求不過1℃。

1．4 溫度分布

特指料筒內口模上端起50mm長度范圍內的溫度梯度，反映了料筒內溫度的均勻性。通常要求在溫度高端不過±1.5℃，低端不過±1℃。

負荷

根據測試標準，要求負荷的誤差在0.5%以內。

機械制造

a. 口模。口模的毛細管內孔要求相當嚴格，有二種規格：

內徑 d1=2.095mm±0.005mm,粗糙度0.25

內徑 d2=1.180mm±0.010mm,粗糙度0.25

b. 料筒。料筒內孔要求d=9.55mm±0.025mm，粗糙度0.25級，維氏硬度600；

c.活塞桿。測量頭部要求與料筒內孔有合適的間隙配合，粗糙度0.25級，維氏硬度500。

這里要提及的是，在活塞桿上有多根刻線，在料筒內加料后，活塞桿料筒，這時刻線都暴露在上面，料筒內近底部的熔體由于存在氣泡等原因是不采用的，要等到活塞桿下移后根刻線，才進入范圍，至上面刻線為止，多余部分也屬無效。至于多根刻線，是根據不同制定的要求而作的標志。

6試驗參數的選擇編輯看似繁多的技術參數，其實是儀器制造廠家的任務。供實驗人員在操作時選用的，只有下列

三項：溫度，負荷，口模。

在新標準中，1.180mm的口模已出現。而即使在以前的老標準中，1.180mm的口模也少用到。 

如何選擇試驗參數，在相關的標準GB3682、國際標準ISO1133，美國標準（試驗方法）ASTM D1238都已明確規定：

標準GB3682－2000中的附錄B：

附 錄 B

熱塑性材料的試驗條件

表B1列出的是已規定在有關標準中的試驗條件，如有要，對某些材料可以使用未被列出的其他試驗條件。 

表 B1

材 料 條件（字母代號） 試驗溫度θ，℃ 標稱負荷（組合）mnom,kg 

PS H 200 5.00 

PE D 190 2.16 

PE E 190 0.325 

PE G 190 21.60 

PE T 190 5.00 

PP M 230 2.16 

ABS U 220 10.00 

PS-1 H 200 5.00 

E/VAC B 150 2.16 

E/VAC D 190 2.16 

E/VAC Z 125 0.325 

SAN U 220 10.00 

ASA、ACS、A U 220 10.00 

PC W 300 1.20 

PMMA N 230 3.80 

PB D 190 2.16 

PB F 190 10.00 

POM D 190 2.16 

MABS U 220 10.00 

標準GB3862－2000中的附錄A：

附 錄 A

（標準的附錄）

測定熔體流動速率的試驗條件

試驗條件應由相應材料命名或規格標準規定，表A1列出了已證明是適用的試驗條件。

表A1

條件（字母代號） 試驗溫度θ，℃ 標稱負荷（組合）mnom,kg 

A 250 2.16 

B 150 2.16 

D 190 2.16 

E 190 0.325 

F 190 10.00 

G 190 21.6 

H 200 5.00 

M 230 2.16 

N 230 3.80 

S 280 2.16 

T 190 5.00 

U 220 10.00 

W 300 1.20 

Z 125 0.325 

注：如果將來需要使用本表中未列出的試驗條件，例如，對新的熱塑性材料，則只可選擇本表中已使用的負荷和溫度。 

很明確，我們可以根據不同的材料，選用不同的試驗條件，當同一種材料有多種試驗條件時，根據約定俗成的原則，或雙方商議（供、需雙方等等）來確定。如PE，一般在沒有說明的情況下，總是采用2.16kg的負荷、190℃的試驗溫度，盡管它有多達四種的試驗條件。要注意的是，標準附表中明確說明了，對沒包括在附錄中的新的熱塑性材料，也“只可選擇本表中已使用的負荷和溫度”。

7試驗步驟編輯確定試驗條件，進行具體試驗

a. 設置溫度，待穩定；

b. 需要清潔料筒活塞桿，清潔后，將活塞桿，還需等待溫度穩定；

c. 將活塞桿拔出；

d. 加料，壓實（應在1min內完成），重新活塞桿；

e. 待4～6分鐘（有規定的按規定，一般4分鐘后，溫度已開始進入穩定狀態）；

f. 加砝碼；

g. 如料太多，或下移至起始刻度線太慢，可用手加壓或增加砝碼加壓，使快速活塞桿上的測試起始刻線；

h. 計時，切樣，可切數段；

i. 稱重；

j. 計算，取平均值；

k. 用紗布、工具（清洗桿）清洗料筒、活塞桿，如料的粘性太重，不，可在表面涂一些潤滑物，如石臘等。清洗要趁熱進行。料筒、活塞桿在每次試驗后都須進行清洗。

l. 口模清洗，用工具（口模清洗桿）將內孔中熔融物擠出。在做相同材料的試驗時，口模不每次清洗，但在調換試驗品種、關閉加熱器前或已經多次試驗，則須清洗。遇有不的情況，同樣可涂一些石臘等潤滑物。

計算

通過上述操作過程，我們對每一段樣條，取得了二個數值：

樣條的質量－m，g

該樣條流出的時間－t，s

因為我們的定義是：每10min（即600s）流出口模毛細管的熔體的質量，而在上述的流出時間t，不是600s，甚至可能差很多，因此，要折合到600s計算，這樣：

MFR=600.m/t

式中，m、t的意義同上，MFR即為熔體（質量）流動速率，單位為g/10min。

8自動測試方法編輯綜上所述，在整個試驗過程中，測試人員需要將熔體通過口模內孔流下的部分按時間間隔

切割下來，這里附帶有許多人工操作的誤差因素，同時，如果流動速率很大的話，試驗人員根本來不及切割操作，而如果是很小的速率，流下一段需要花費半小時甚至更長的時間，操作者的勞動強度是很大的（思想緊張）。因此，自動的試驗方法很有要。

自動測試有二種方法：一種是：預先設定熔體流出的體積，然后對該體積的熔體的流出時間自動記錄，這是國內外通行的做法；另一種是設定熔體流出的時間。然后檢測該段時間流出的熔體的體積。總之，流出熔體的體積和流出時間是終要知道的數值，而只要知道了熔體的密度，就可以知道流出的這一段熔體的質量。我們回想一下原先的定義，就可計算出熔體流動速率MFR了：

MFR=600.m/t 

將m=πr.L.ρ代入

MFR=600.πr.L.ρ/ t

式中：πr活塞和料筒的平均截面積0.711 cm，r為料筒內孔平均半徑；

L－預先設定的活塞桿下移距離（一般為1”、1/4”,即25.4mm、6.35mm）;

ρ*－熔體的密度，對PE，ρPE190℃ =0.7636 g/cm 對PP，ρPP230℃=0.7386 g/cm

經簡化得：

MFR=F/t

式中：F－系數，參見下表*：

材 料 試驗溫度 行程長度 F 

PE 190℃ 2.54cm 826 

0.635cm 207 

PP 230℃ 2.54cm 799 

0.635cm 200 

熔體的體積終是由活塞桿的行程決定的，這樣，只要選定行程（一般在儀器上已設置若干規格），記錄計時數值，就可很容易得到熔體流動速率，而減少了很多的人為誤差。

使用自動測試方法，還可以測試低達點幾、上千數值的材料的熔體流動速率，這在人工測試時簡直是不可能的。

9熔體密度的測定編輯上面在自動測試的方法介紹中，已經提到了熔體密度這念及其作用，對于PE，PP，不論其熔體流動速率如何，在特定的溫度下，其熔體密度是一個常數*，對熔體流動速率的測定帶

來很多方便，但畢竟有許多材料，沒有正式公布其數值。但我們也可以通過以下方法來測定（注意，對被測的批次）。

將儀器設置在自動測試工作狀態，選擇行程（25.4/6.35/等等），從計時器自動計時開始，切割，至記時結束為止，再切割。將這兩次切割間的樣條稱重。重復幾次試驗。

同樣，現在的已知條件是：該樣條的質量（m）、該樣條在熔融狀態下的體積（V= L.πr）。于是，可得出下式，以方便地計算該熔體的密度：

ρ=14m/L [g/cm]

式中， m－樣條的平均質量 [g]

L－活塞桿的行程。 [mm]

10熔體體積流動速率（MVR）的測定編輯目前，一般而言的熔體流動速率都是指熔體質量流動速率MFR，而在近的標準中，已根據國際標準ISO1133－1997，增加了“熔體體積流動速率”的內容。

定義

熔體體積流動速率是指熱塑性材料在溫度和壓力下，熔體每10min通過規定的標準口模的體積，用MVR表，單位： cm/10min.

它從體積的角度出發，來表達熱塑性材料在熔融狀態下的粘流特性，對調整生產工藝，提供了科學的指導參數。

測定方法及計算

按第5章“自動測試方法”，根據計時的數值，按下式計算：

*:ASTM：D1238－01 10.Procedure B－Automatically Timed Flow Rate Measurement

MFR=600 πrL/t =427 L/t

L與t的意義同上。

11試驗中遇到的幾個問題編輯測試數據離散

這里所指的離散，是嚴重的程度，相同材料的試驗值有相差數倍的，這種情況多發生在粉料狀態。這是由于材料的熱降解或交聯引起的，因此，在要時，需要加入穩定劑（氧化劑）來解決。

關于熔體流動速率值偏低的分析

2.1 料桿運動的靈

料桿在料筒內孔中能保持垂直運動，依靠軸線的兩點定位，一是料桿的測量頭部與料筒內孔間的0.075mm左右的公差配合，二是料桿中間部位與導向套之間的公差配合,使料桿在料筒內既能自由上下運動,又不會歪斜,保持垂直。而且從理論上講,使用的年限越長,摩擦系數越小,越靈活。操作時,導向套良好地固定,能的料桿彎曲變形，這是用戶常有疏忽的。

然而,用戶有時很少注意到料桿的靈活運動。當使用一段時間后,料桿上很明顯地會薄薄地沉積一層焦化物,即使用戶在每次都認真地清洗了料桿,這一層沉積物還是慢慢地形成了(更不用說有些用戶本身的清洗工作就做得很差),而且,導向套的內壁還不會去清洗它,這樣,使用一段時間后,料桿和導向套之間的配合將是這么如意,越來越粘滯,卻引不起用戶的注意。

至于導向套未妥善地放置，以致沒有起到導向作用而使活塞桿歪斜，也是常見現象。

這些故障的結果是測量值明顯偏小,而用戶往往怪罪于其它原因。

2.2 口模及料筒的情況

按操作要求，料筒在每次試驗時，都要清洗，口模要求少每天清洗及在換料前清洗，但用戶一般對料筒每次都認真清洗，而疏忽了口模，一方面當然還是因為口模清洗之故。常用的口模內徑是2.095±0.005mm,口模內徑直接影響了熔體流經的速度，其內壁更容易沉積焦化物，而薄薄地一層，相對于小口徑來說，已占了相當的比例，使熔體流經的阻力大大增加，試驗值明顯減小。對口模內徑測試，發現內徑減小了。但我們知道，除了口模受到外力的敲擊，使內孔發生變形外，在正常使用的情況下口模內徑總是變大的。

上述二種情況，是該種儀器常見的故障，它們都使試驗值偏小，甚至有減少一的。筆者曾遇到一家頗有聲望的單位，該單位的一臺儀器的口模不小心掉了，買了一只國內生產的口模，剛開始時，試驗數據正常，后來突然發現數據偏小，越來越嚴重，便懷疑口模不好，要求筆者提供一只。經筆者檢查，該機料桿不靈活，口模內孔也臟，經清洗后，恢復正常。

清洗方法很簡單:趁熱態按常規清洗料桿、料筒及口模后，將料桿和導向套分離，用細的金相砂紙，沾油后將料桿表層的沉積物打磨掉，同時，將一小片沾油的砂紙卷起，塞入口模以及導向套內孔，輕輕拉動，當能看到金屬本色后，即可獲得當初靈活自如的運動狀態，試驗數據也將恢復正常。

2.3 料筒的加熱

料筒有的長度，因此在料筒外緣套有數只不銹鋼外殼的加熱圈(有的廠家的產品用電熱絲繞在外緣)。由于溫度控制的測量點在下段的一個區間，因此當加熱圈局部損壞時，即使溫度顯示還是原來的數值，但料筒內的溫度分布已發生了或高或低的變化,使試驗值明顯偏離。

這類故障的一般外部反映為:溫度控制反映遲鈍,波動大,恢復時間明顯延長（一般為4－6分鐘），甚至無法穩定，用交流電流表測儀器電源電流，在加熱狀態將明顯低于額定電流。此時，需有儀器維修人員更換內部加熱圈。

2.4 溫度的準確性

國標規定，溫度穩定允差0.5℃，儀器盡管采用了電腦軟件控溫，消除了許多不穩定因素，但間的流逝，傳感器及電子電路總有些許變化使穩定顯示值偏差。因此，要經常用校正溫度計進行校對。當實際溫度偏低時，熔體流動性變差，試驗值變小，但在正常情況下，如果偏離值不大（如小于0.5℃），對試驗結果不會有明顯的影響。

腐蝕問題

我們注意到，在標準和國際標準中，沒有將PVC列入標準的試驗條件，一般來說，

PVC是不采用熔體流動速率的試驗而是采用特性粘度的試驗的，但在目前，高分子材料越來越多，五花八門的改性也越來越體現出自身的價值。于是，各種PVC等材料的熔體流動速率值也成為須的了。

據筆者所知，PVC沒有成為標準的試驗條件，可能的原因是：

a. 在高溫條件下易裂解，一旦裂解，呈現“熱塑性”，導致儀器的測試機構徹底損壞；

b. 在高溫條件下釋放具有強腐蝕性的氣體，導致儀器的測試機構腐蝕，導致損壞。

目前，筆者已研制出耐腐蝕的測試機構，并在上海塑料測試中心試用。

氣泡

當料中混有較多的水汽及空氣時，測量結果將會有很大的離散，若要減少氣泡的影響，加料

應完成，要時還需將材料真空干燥處理。有的在粒料內還有明顯可見的氣泡，就無確的測量了。

儀器的校核

當對測試數據產生懷疑時，先應多做幾次試驗以分析癥結所在。當確實對儀器本身產生懷

疑時，的方法，是做標準樣品試驗。嚴格按標準樣品的試驗要求試驗。如果誤差在10%以內，認為設備正常（計量檢定規范JJG878），如果差太大，則應進行常規檢查：

a. 口模內孔的清潔；

b. 溫度

c. 活塞桿的靈

d. 砝碼（一般不會有問題）

e.料筒是否光潔完好，不能有銹蝕。

可見，儀器設備的日常保養是很重要的。

12熔融指數儀保養辦法編輯1)熔融指數儀的工作環境與條件應合規定要求，包括室溫、相對濕度、電源電壓、安裝基礎(機臺周圍一般要求無震動、無腐蝕性介質、無較強電磁場干擾)，另外有些儀器對環境還有的要求，應嚴格按照使用說明書進行維護與保養；

2)在使用熔融指數儀前后應保持清潔且切忌碰撞；

3)久不使用熔融指數儀時，宜定期插電開動；

4)熔融指數儀應由專人負責，試驗時應嚴格按照操作規程進行，嚴禁做出試驗范圍的試驗，試驗完畢應使儀器恢復到初始位置，以下次試驗正常進行；

5)應定期對熔融指數儀進行清潔、檢驗，需校準的儀器應校準，以儀器的；

6)熔融指數儀在不使用的時候，應采取適當的保護措施，如長時間不用，再使用的時候應重新檢驗后方可使用；

7)有關校正方面：

定期校正：根據計量法的相關規定，一般校正周期為一年；