MFI и MFR — это одно и то же измерение под двумя названиями: индекс текучести расплава и скорость текучести расплава оба показывают, сколько расплавленного термопласта стандартная фильера экструдирует за 10 минут при заданной температуре и нагрузке. Скорость текучести расплава — это название, которое используют современные стандарты испытаний ISO и ASTM; индекс текучести расплава — это более старое название того же метода, и оно всё ещё используется.
MFI в одной спецификации и MFR в другой можно сравнивать напрямую, если оба были измерены при одинаковой температуре и нагрузке. Сначала проверьте единицу измерения: в литературе по полиэтилену MFR также может означать коэффициент текучести расплава — отношение двух скоростей потока без единицы измерения.
Что измеряют MFI и MFR
MFI и MFR измеряют, сколько расплавленной смолы поршень с грузом проталкивает через стандартную фильеру при фиксированной температуре, выражаемое как масса, экструдированная за 10 минут.
Смола расплавляется в нагретом цилиндре экструзионного пластометра. Отрезки экструдата отрезаются через определённые интервалы времени, взвешиваются, и масса пересчитывается на 10 минут. Результат выражается в г/10 мин, что совпадает с числом в дг/мин.
Более высокое значение означает, что расплав течёт легче, и в пределах одного типа полимера это обычно означает более низкую молярную массу.
Испытание применяется главным образом для контроля качества, чтобы подтвердить, что партии одной марки текут одинаково. Скорости сдвига при этом испытании намного ниже, чем при экструзии или литье, поэтому одно значение не всегда коррелирует с поведением смолы при переработке.
MVR, скорость объёмного течения расплава, получается из того же испытания и выражается как объём в см³/10 мин. Он пересчитывается в MFR через плотность расплава при температуре испытания, которая ниже плотности твёрдого материала, указанной в спецификации.
MFR (г/10 мин) = MVR (см³/10 мин) × плотность расплава при температуре испытания (г/см³)
Значение текучести расплава в спецификации или сертификат анализа не имеет смысла без указания температуры и нагрузки. Polypropylene обычно имеет один допустимый набор условий по ISO 1133, но полиэтилен имеет четыре допустимые нагрузки при одной температуре. Два показателя, полученные при разных нагрузках, никогда не должны стоять в одном столбце сравнения, как бы их ни называли в каждой таблице.
Разница между MFI и MFR
В измерении разницы нет: Глоссарий полимеров ИЮПАК содержит индекс текучести расплава как основную статью и перечисляет скорость текучести расплава и MFR как синонимы. Различается лишь то, какие документы используют какое название, и буквы MFR несут второе значение.
Название и стандарт
Современные стандарты испытаний ISO и ASTM используют скорость текучести расплава. ISO 1133-1:2022 охватывает скорость течения расплава по массе (MFR) и скорость объёмного течения расплава (MVR) термопластов, а ASTM D1238-26 является методом испытания скоростей текучести расплава термопластов с помощью экструзионного пластометра.
Индекс текучести расплава — это историческое название метода, и оно всё ещё используется. Для полиэтилена, испытанного по ASTM D1238, индекс текучести (melt index) обозначает результат при 190 °C под нагрузкой 2,16 кг.
Название не говорит, по какому стандарту был измерен показатель; метод испытания, указанный рядом со значением, определяет стандарт.
По определению MFI — это масса за 10 минут. Употребление более свободное, чем определение, поэтому читайте единицу измерения: г/10 мин — это массовая скорость, а см³/10 мин — объёмная скорость.
Значение, измеренное по ASTM D1238, можно поставить рядом со значением, измеренным по ISO 1133 при той же температуре и нагрузке, поскольку различия между этими двумя методами невелики. Когда значение близко к пределу спецификации, измерьте его по тому стандарту, по которому был записан предел.
Когда MFR означает коэффициент текучести расплава
MFR означает коэффициент текучести расплава, когда показатель сравнивает результаты при двух нагрузках: скорость потока при высокой нагрузке, делённая на скорость потока при низкой нагрузке. Это употребление встречается в литературе по полиэтилену, особенно в патентах, где коэффициент обычно представляет собой результат при 21,6 кг, делённый на результат при 2,16 кг, записываемый как I21/I2.
Единица измерения разделяет эти два понятия. Скорость текучести расплава всегда имеет единицу измерения — г/10 мин или дг/мин, тогда как коэффициент — это просто число с указанием двух нагрузок.
Стандарты испытаний называют этот показатель коэффициентом скоростей потока, сокращённо FRR в ASTM D1238.