1 介紹

1.1 聚酰胺的質量控制

聚酰胺是含有重復酰胺鍵-CO-NH-的聚合物，是重要的工程聚合物。已知的主要用途是纖維應用，如生產尼龍長筒襪和其他服裝，地毯和工業紡絲。術語尼龍是特定聚合物聚酰胺 6.6 的商品名稱。然而，與此同時，這個術語也常被用作線性脂肪族聚酰胺的同義詞。

由于聚合物溶液的黏度取決于聚合物的分子量，稀溶液黏度測定常用于聚合物的質量控制。利用這種技術，可以監測批次之間的差異，也可以評估由加工引起的退化。比濃黏度是描述聚酰胺質量的重要參數。它通常也稱為黏數(VN) 或施陶丁格函數，是根據 ISO 307 進行測量時的參數。如方程式(Eq.1)所示。比濃黏度 () 由純溶劑的運行時間 (0)、聚合物溶液的運行時間 () 及其濃度計算得出。換句話說，它是增比黏度(specific viscosity)除以聚合物濃度。

1.2 用 Lovis 測定稀溶液黏度由于其特殊的聚合物軟件功能，Lovis 2000 M/ME 非常適合測定多種聚合物參數。 使用 Lovis 進行稀溶液黏度測定，測量小球在純溶劑和聚合物溶液中的運行時間。通過自動比較運行時間，Lovis 計算出相對黏度。

根據聚合物溶液的相對黏度和濃度，可自動確定特性黏度 (IV)、比濃黏度或比濃對數黏度等參數。提示:當測量至少三種不同濃度梯度的聚合物溶液時，也可以使用“Lovis Polymer (Multi conc.)"方法確定平均摩爾質量。為此，必須在測量之前知道 Mark-Houwink 參數并將其存儲在系統中。

2 實驗

2.1 樣品

在本報告中，一種聚酰胺 6.6(尼龍)樣品的比濃黏度是通過將聚合物粉末溶解在間甲酚中來測量的。小貼士:用于溶解尼龍等聚合物的溶劑通常具有很強的腐蝕性和毒性，必須小心使用。請仔細檢查所有浸濕部件的耐化學性，防止測量系統被腐蝕。

2.2 樣品制備

樣品根據標準 ISO 307 制備。為此，將聚合物在 95 ℃ 下干燥 3 小時，然后將規定量(約 0.2500 g)的干燥樣品稱入 50 mL 量杯中。 此外，放入聚四氟乙烯涂層的磁力攪拌棒和大約加入 30 mL 間甲酚。 然后將混合物在 50 ℃ 至 60 ℃下攪拌，直到聚合物全部溶解并獲得澄清溶液。提示：確保將溫度保持在間甲酚 (86 ℃) 的閃點以下，以避免形成爆炸性氣體。

當溶液冷卻至室溫時，用磁性回收器移除攪拌棒并用溶劑洗滌，讓溶劑流回量杯中。然后，在量杯中加入溶劑至 50 mL 刻度線，輕輕搖動使樣品溶液均一，這使得規定的聚酰胺濃度約為 0.0050 g/ml。

2.3 儀器設置測量是使用 DMA 5000 M、Lovis 2000 ME 和 Xsample 530 的組合進行的。但是，對于此類聚合物應用，只用不帶密度測量單元 (DMA M) 的 Lovis 2000 M 就足夠了，因為所需的參數可以僅根據相對黏度(聚合物溶液與純溶劑小球運行時間比)確定。

使用 Xsample 530 減少了與間甲酚等有害溶劑的接觸，實現了測量自動化和提高了通量。在進行測量之前，請檢查所有浸濕部件對待測樣品和溶劑的耐化學性。 毛細管：1.8 mm 玻璃材質 • 小球材質：鍍金不銹鋼 • O 型密封圈：Kalrez® 提示:可以訂購耐化學性升級套裝，包括一批鍍金不銹鋼球和 Kalrez® O 型密封圈，以增強耐化學性。

2.4 方法設置

2.4.1 Lovis 設置測量使用“Lovis Polymer (Multi conc.)"方法進行，設置如下: •測量模式:聚合物(P) •溫度:25℃ •測量周期:3 •手動角度:30° •測量距離:長 •變異系數:0.35% 聚合物溶液通常是剪切變稀的。因此，在不同的傾角下測量，由于剪切的變化，黏度會得到不同的結果。對于聚合物溶液等樣品，應選擇低傾角(例如 30°)以防止剪切變稀行為。

或者，可以執行零剪切掃描(ZSS)。提示：使用 ZSS，可以在不同角度進行測量，然后黏度會自動外推到零剪切。這種測量模式可用于更好地比較 Lovis 測量，例如，剪切變稀的樣品，以及使用玻璃毛細管黏度計等儀器進行的測量。

2.4.2 Xsample 530

設置對于此應用，可以選擇以下 Xsample 530 設置。 •進樣模式:壓力模式-自動 •排液方式:用洗液 3 排空至廢液缸 •過量填充模式:自動對于清潔，可以使用表 1 中顯示的設置。為了獲得額外的清潔效果，可以在“專家設置"中激活針頭浸入。建議將間甲酚等黏度較高的溶劑連接到“Rinse 3"，并在沒有溶劑入口過濾器的情況下使用。在這種情況下，液體必須全部不含顆粒。

2.5 測量步驟

在毛細管管理中安裝正確的毛細管并使用間甲酚進行水平校準后，使用“Lovis detailed"方法以 30° 的恒定角度多次測量溶劑。隨后，這些測量的平均運行時間存儲在系統的聚合物溶劑管理中作為后續測量的參考。接下來，在主屏幕的“樣品列表"選項卡中選擇相應的方法和快速設置，并使用內部數據庫中的溶劑參考值開始測量聚合物溶液。提示：使用 Lovis 2000 M/ME 執行稀溶液黏度測定時，不需要毛細管校正或正確密度值。在聚合物測量簡短說明 (C72IB012EN) 中查找有關此主題和所有聚合物軟件功能(例如聚合物溶劑管理)的更多信息。

2.6 清洗

在測量純間甲酚后，剩余的溶劑隨空氣從系統中排出，并使用下表所示的設置用甲醇和乙醇清潔系統。

聚合物測量后，聚合物溶液用間甲酚排出，并根據表 1 中描述的程序清潔系統。為此，按以下順序使用溶劑：

溶劑 1: 間甲酚

溶劑 2: 甲醇

溶劑 3: 乙醇

提示:如果 350 秒的干燥時間不夠，請觀察干燥過程和結果，并據此選擇合適的干燥時間。通過使用壓縮空氣，干燥時間可以大大縮短。

3 結果與討論

可以證明，Lovis 2000 M/ME 可以輕松確定聚酰胺(聚酰胺 6.6，尼龍)的比濃黏度等參數。通過預定義的聚合物方法和自動計算所有感興趣的參數，Lovis 有助于顯著減少操作員的時間。下表中顯示的平均值和精度數據是從中間進行清潔的三次測量中獲得的。

使用相同的儀器設置，對 PA 6.6 進行了六次進一步測量，得到的結果標準偏差為 0.36%。溶解在間甲酚中的尼龍樣品的測量結果與本報告中描述的設置相得益彰。聚合物樣品的各個運行時間之間的小偏差表明清潔充分并且沒有發生樣品殘留。

4 總結

Lovis 2000 M 和 Xsample 530 的儀器組合非常適合聚合物溶液的測量，所有接液部件對所用樣品和溶劑具有化學耐受性?；蛘?，如果還對密度、動力黏度或運動黏度等參數感興趣，則可以將 DMA xx00 M 系列的密度計用作主儀器。使用 Xsample 可減少與間甲酚等有害溶劑的接觸，并實現自動化并提高樣品通量。