Mfi پلیمر چیست و روش کار با دستگاه mfi چگونه است؟ [جدول mfi مواد پلاستیک]
شاخص جریان مذاب یا همان MFI که مخفف عبارت Melt Flow Index است یک معیار مهم در صنعت پلیمرها است که توانایی جریان یافتن پلیمر در حالت مذاب را تحت شرایط دما و فشار مشخص اندازه‌گیری می‌کند. این شاخص، یکی از پارامترهای اساسی برای ارزیابی فرآیندپذیری پلیمرها است و بیانگر وزن پلیمری است که در مدت زمان معینی از یک اکسترودر عبور می‌کند.
نحوه اندازه‌گیری MFI
برای اندازه‌گیری MFI، مقدار مشخصی پلیمر درون یک دستگاه خاص قرار می‌گیرد که به آن پلاستومتر می‌گویند. این دستگاه پلیمر را به دمای ذوبش می‌رساند و یک وزنه استاندارد روی آن اعمال می‌شود. میزان پلیمر مذاب که طی ۱۰ دقیقه از قالب خارج می‌شود، به عنوان شاخص MFI محاسبه می‌گردد.
برای خرید دستگاه ام اف ای از بن افزار می‌توانید به صفحه آن مراجعه کنید.
اهمیت MFI
شاخص جریان مذاب به عنوان یک معیار مهم در تعیین خصوصیات مکانیکی و حرارتی پلیمرها کاربرد دارد:
پلیمرهای با MFI پایین: به دلیل ویسکوزیته بالاتر، برای کاربردهایی که نیاز به استحکام مکانیکی بالا دارند، مناسب‌تر هستند.
پلیمرهای با MFI بالا: ویسکوزیته پایین‌تری دارند و برای فرآیندهایی مثل تزریق و اکستروژن که نیاز به جریان‌پذیری سریع دارند، مناسب‌ترند.
برای اطلاع بیشتر به مقاله اهمیت تست MFI یا MFR در صنعت پلیمر مراجعه کنید.
کاربردهای MFI
MFI در انتخاب مواد اولیه برای فرآیندهای مختلف مانند قالب‌گیری تزریقی، قالب‌گیری بادی و اکستروژن اهمیت دارد. این شاخص همچنین به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا مواد مناسب برای تولید محصولات مختلف از جمله قطعات خودرو، لوازم خانگی، و بسته‌بندی‌ها را انتخاب کنند.
روش کار با دستگاه mfi
دستگاه ام اف ای برای اندازه‌گیری میزان جریان‌پذیری پلیمرهای ترموپلاستیک در حالت مذاب تحت شرایط دمایی و فشاری مشخص استفاده می‌شود. این آزمون به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا خواص فرآیندی مواد را ارزیابی کنند. در ادامه، روش کار با دستگاه MFI را به صورت مرحله به مرحله توضیح می‌دهم:
آماده‌سازی دستگاه:
- تنظیم دما: دستگاه را روشن کرده و دمای آن را به دمای مورد نیاز برای ماده مورد آزمون (مطابق با استاندارد مربوطه) تنظیم کنید.
- پایداری دما: صبر کنید تا دستگاه به دمای تنظیم‌شده برسد و حداقل 15 دقیقه در این دما پایدار بماند تا گرمایش یکنواخت حاصل شود.
آماده‌سازی نمونه:
- تهیه نمونه: نمونه پلیمر را به صورت گرانول یا پودر آماده کنید.
- خشک کردن: در صورت نیاز، نمونه را در آون خشک کنید تا رطوبت اضافی از بین برود.
بارگذاری نمونه:
- ورود نمونه به سیلندر: با استفاده از قیف، مقدار مشخصی (معمولاً بین 4 تا 8 گرم) از نمونه را داخل سیلندر دستگاه بریزید.
- فشرده‌سازی: از میله فشاری (Piston) برای فشرده‌سازی نمونه و حذف حباب‌های هوا استفاده کنید.
پیش‌گرمایش نمونه:
- زمان پیش‌گرمایش: پس از بارگذاری، نمونه باید برای مدت زمان مشخصی (معمولاً 5 تا 10 دقیقه) در دمای آزمون باقی بماند تا به حالت مذاب یکنواخت برسد.
اعمال وزن:
- نصب وزنه: وزنه مناسب (مطابق با استاندارد ماده و آزمون) را بر روی میله فشاری قرار دهید.
- ایجاد فشار: وزنه باعث ایجاد فشار مشخصی بر روی نمونه مذاب می‌شود که برای آزمون ضروری است.
شروع آزمون:
- باز کردن دریچه خروجی: با استفاده از تیغه برش یا مکانیزم دستگاه، دریچه خروجی را باز کنید تا جریان مذاب آغاز شود.
- تثبیت جریان: اجازه دهید جریان مذاب برای چند ثانیه پایدار شود و مذاب اولیه را دور بریزید.
جمع‌آوری نمونه مذاب:
- زمان‌گیری: با استفاده از یک کرنومتر، زمان را به دقت ثبت کنید.
- برش مذاب: در بازه‌های زمانی مشخص (معمولاً 10 دقیقه)، مذاب خروجی را برش دهید و جمع‌آوری کنید.
- تکرار: این فرآیند را می‌توان چندین بار تکرار کرد تا نتایج قابل اعتمادتر باشند.
وزن کردن نمونه‌ها:
- خنک‌سازی: نمونه‌های جمع‌آوری‌شده را خنک کنید.
- وزن کردن: با استفاده از یک ترازو دقیق، وزن نمونه‌های مذاب را اندازه‌گیری کنید.
محاسبه شاخص جریان مذاب(MFI):
- واحد: نتیجه معمولاً بر حسب گرم در 10 دقیقه بیان می‌شود.
تمیزکاری دستگاه:
- پاکسازی سیلندر و میله فشاری: پس از اتمام آزمون، باقی‌مانده پلیمر را با دقت از دستگاه حذف کنید.
- استفاده از ابزار مناسب: از ابزارهای غیر فلزی و مقاوم در برابر حرارت برای جلوگیری از خراشیدگی استفاده کنید.
نکات ایمنی:
- استفاده از دستکش مقاوم در برابر حرارت: برای جلوگیری از سوختگی.
- عینک ایمنی: برای محافظت از چشم‌ها در برابر پاشش احتمالی مواد مذاب.
- تهویه مناسب: اطمینان حاصل کنید که محیط کار دارای تهویه مناسب است.
نکات مهم:
- رعایت استانداردها: همواره از استانداردهای معتبر مانند ASTM D1238 یا ISO 1133 پیروی کنید.
- کالیبراسیون دستگاه: دستگاه را به صورت منظم کالیبره کنید تا از دقت نتایج اطمینان حاصل شود.
- ثبت نتایج: تمامی مشاهدات و نتایج را به دقت ثبت کنید.
جدول mfi مواد پلاستیک
شاخص جریان مذاب (MFI) یکی از ویژگی‌های مهم در صنعت پلاستیک است که نشان‌دهنده میزان جریان‌پذیری یک پلیمر در حالت مذاب می‌باشد. در زیر، مقادیر تقریبی MFI برای برخی از پلیمرهای رایج ارائه شده است. لطفاً توجه داشته باشید که این مقادیر می‌توانند بر اساس درجه (گرید) مواد و تولیدکننده متفاوت باشند.
| MFI گرم در 10 دقیقه | شرایط آزمون (دما / وزن) | نوع پلیمر |
|---|---|---|
| 0.3 – 25 | 190°C / 2.16 kg | پلی‌اتیلن با چگالی پایین(LDPE) |
| 0.05 – 20 | 190°C / 2.16 kg | پلی‌اتیلن با چگالی بالا(HDPE) |
| 0.5 – 50 | 230°C / 2.16 kg | پلی‌پروپیلن(PP) |
| 2 – 25 | 200°C / 5 kg | پلی‌استایرن(PS) |
| 0.02 – 2 | 175°C / 5 kg | پلی‌وینیل کلراید(PVC) |
| 1 – 60 | 220°C / 10 kg | آکریلونیتریل بوتادین استایرن(ABS) |
| 3 – 80 | 300°C / 1.2 kg | پلی‌کربنات(PC) |
| 5 – 30 | 275°C / 5 kg | پلی‌آمید 6 (نایلون 6) |
| 6 – 20 | 285°C / 2.16 kg | پلی‌اتیلن ترفتالات(PET) |
| 9 – 40 | 190°C / 2.16 kg | پلی‌اکسی متیلن(POM) |
| 2 – 30 | 210°C / 2.16 kg | پلی‌لاکتیک اسید(PLA) |
| 3 – 12 | 380°C / 5 kg | پلی‌اتر اترکتون(PEEK) |
شرایط آزمون: مقادیر MFI باید تحت شرایط دمایی و وزنی استاندارد اندازه‌گیری شوند که در ستون سوم جدول ذکر شده است.
تفاوت در مقادیر: مقادیر MFI می‌توانند بر اساس وزن مولکولی، افزودنی‌ها، و فرآیندهای تولید متفاوت باشند.
نکات مهم در استفاده از MFI
انتخاب مواد: هنگام انتخاب پلیمر برای یک کاربرد خاص، MFI یکی از عوامل مهم است که باید با نیازهای فرآیندی و خواص نهایی محصول هماهنگ شود.
کنترل کیفیت: MFI به عنوان یک ابزار کنترل کیفیت در تولید پلاستیک‌ها استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که خواص مواد در محدوده مطلوب قرار دارند.
مقایسه مواد: هنگام مقایسه MFI بین پلیمرهای مختلف، به شرایط آزمون و واحدهای اندازه‌گیری توجه کنید، زیرا ممکن است متفاوت باشند.
مثال‌های کاربردی
پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE): با MFI پایین برای تولید لوله‌ها و بطری‌های مقاوم استفاده می‌شود.
پلی‌پروپیلن (PP): با MFI بالا در تولید قطعات تزریقی کوچک و نازک مانند سرنگ‌های پزشکی استفاده می‌شود.
پلی‌کربنات (PC): با MFI متوسط برای تولید قطعاتی که شفافیت و مقاومت ضربه‌ای بالا نیاز دارند، مانند لنزها.
عوامل موثر بر mfi
MFI به عوامل متعددی وابسته است که در ادامه به توضیح هر یک می‌پردازیم:
- وزن مولکولی پلیمر:
- وزن مولکولی متوسط: پلیمرهایی با وزن مولکولی پایین‌تر دارای MFI بالاتری هستند، زیرا زنجیره‌های کوتاه‌تر راحت‌تر جریان می‌یابند.
- توزیع وزن مولکولی: پلیمرهایی با توزیع وزن مولکولی گسترده ممکن است MFI متفاوتی داشته باشند؛ زنجیره‌های بلندتر ویسکوزیته را افزایش داده و MFI را کاهش می‌دهند.
- ساختار زنجیره پلیمر:
- شاخه‌دار بودن زنجیره‌ها: پلیمرهای شاخه‌دار معمولاً MFI بالاتری دارند، زیرا ساختار آن‌ها مانع از بسته‌بندی فشرده زنجیره‌ها شده و حرکت را آسان‌تر می‌کند.
- پلیمرهای خطی: این پلیمرها به دلیل بسته‌بندی منظم‌تر زنجیره‌ها، ویسکوزیته بالاتر و MFI پایین‌تری دارند.
- دما:
- افزایش دما: با افزایش دما، ویسکوزیته پلیمر کاهش یافته و MFI افزایش می‌یابد.
- حساسیت دمایی: هر پلیمر نسبت به دما رفتار متفاوتی دارد؛ برخی پلیمرها نسبت به تغییرات دما حساس‌تر هستند.
- 4. فشار و وزن اعمال‌شده:
- وزن میله فشاری: افزایش وزن یا فشار اعمال‌شده بر روی پلیمر مذاب می‌تواند جریان‌پذیری را افزایش داده و MFI را بالا ببرد.
- شرایط آزمون: MFI باید تحت شرایط استاندارد دما و وزن اندازه‌گیری شود تا نتایج قابل مقایسه باشند.
- افزودنی‌ها و مواد پرکننده:
- پلاستی‌سایزرها: افزودنی‌هایی که انعطاف‌پذیری پلیمر را افزایش می‌دهند، می‌توانند MFI را افزایش دهند.
- مواد پرکننده و تقویت‌کننده: موادی مانند الیاف شیشه یا پرکننده‌های معدنی ویسکوزیته را افزایش داده و MFI را کاهش می‌دهند.
- تجزیه حرارتی و اکسیداسیون:
- تجزیه زنجیره‌ها: دماهای بالا می‌تواند باعث تجزیه زنجیره‌های پلیمری شده و وزن مولکولی را کاهش دهد، که منجر به افزایش MFI می‌شود.
- اکسیداسیون: واکنش با اکسیژن می‌تواند ساختار پلیمر را تغییر داده و بر MFI تأثیر بگذارد.
- رطوبت و شرایط محیطی:
- جذب رطوبت: پلیمرهایی مانند پلی‌آمیدها (نایلون) رطوبت را جذب می‌کنند که می‌تواند در حین ذوب باعث تجزیه هیدرولیتیک شود و MFI را افزایش دهد.
- خشک کردن نمونه: برای دقت در اندازه‌گیری MFI، نمونه‌ها باید به‌طور کامل خشک شوند.
- تاریخچه حرارتی پلیمر:
- فرآیندهای قبلی: پلیمرهایی که قبلاً تحت دماهای بالا قرار گرفته‌اند ممکن است تغییراتی در وزن مولکولی داشته باشند که بر MFI تأثیر می‌گذارد.
- بازیافت مواد: مواد بازیافتی ممکن است MFI متفاوتی نسبت به مواد اولیه داشته باشند به دلیل تخریب حرارتی یا آلودگی‌ها.
- کاتالیزورها و باقیمانده‌های واکنش:
- باقیمانده‌های کاتالیزوری: حضور کاتالیزورها یا باقیمانده‌های مواد شیمیایی می‌تواند منجر به تجزیه یا کراس‌لینکینگ پلیمر شده و MFI را تغییر دهد.
10. کراس‌لینکینگ (اتصال عرضی):
- اتصالات عرضی بین زنجیره‌ها: افزایش کراس‌لینکینگ باعث افزایش ویسکوزیته و کاهش MFI می‌شود.
- پلیمرهای ترموست: این پلیمرها به دلیل ساختار شبکه‌ای خود جریان‌پذیری کمی دارند و MFI بسیار پایینی را نشان می‌دهند.
11. نوع فرآیند پلیمریزاسیون:
- روش‌های مختلف پلیمریزاسیون: فرآیندهایی مانند پلیمریزاسیون توده‌ای، محلولی یا امولسیونی می‌توانند بر وزن مولکولی و توزیع آن تأثیر گذاشته و در نتیجه MFI را تغییر دهند.
12. افزودنی‌های ضد اکسیداسیون و تثبیت‌کننده‌ها:
- مواد آنتی‌اکسیدانت: افزودن این مواد می‌تواند از تخریب حرارتی جلوگیری کرده و MFI را در محدوده مطلوب نگه دارد.
- تثبیت‌کننده‌هایUV: محافظت از پلیمر در برابر نور ماوراء بنفش می‌تواند از تغییرات در ساختار پلیمر جلوگیری کند.
اهمیت درک عوامل مؤثر بر MFI
- کنترل کیفیت: با شناخت عوامل مؤثر بر MFI، می‌توان فرآیند تولید را بهینه‌سازی کرده و کیفیت محصول نهایی را تضمین کرد.
- انتخاب مواد مناسب: بر اساس نیازهای فرآیندی و محصول نهایی، می‌توان پلیمر با MFI مناسب را انتخاب کرد.
- بهینه‌سازی فرآیندهای تولید: تنظیم دما، فشار و سرعت فرآیند بر اساس MFI ماده می‌تواند کارایی تولید را افزایش دهد.
مثال‌های کاربردی
- تزریق پلاستیک: برای قطعات با جزئیات ریز و دیواره‌های نازک، پلیمرهایی با MFI بالاتر مناسب‌تر هستند.
- اکستروژن: در فرآیندهای اکستروژن، پلیمرهایی با MFI پایین‌تر استفاده می‌شوند تا شکل‌دهی بهتری داشته باشند.
- فیلم‌های پلاستیکی: برای تولید فیلم‌های نازک و یکنواخت، پلیمرهایی با MFI مناسب انتخاب می‌شوند تا خواص مکانیکی و نوری مطلوب حاصل شود.
نتیجه گیری
شاخص جریان مذاب (MFI) یک ویژگی اساسی در صنعت پلاستیک است که کمک می‌کند تا رفتار مذاب پلیمرها تحت شرایط دما و فشار مختلف تحلیل و پیش‌بینی شود. با استفاده از استانداردهای معتبر و دستگاه‌های مناسب، می‌توان به دقت بالایی در نتایج دست یافت و از آن برای بهینه‌سازی تولید، کنترل کیفیت و انتخاب مواد مناسب استفاده کرد. برای خرید دستگاه mfi یا استعلام قیمت دستگاه mfi از بن افزار می‌توانید با ما تماس بگیرید.