Introduktion
Viskositet är en viktig faktor närC5/C9-sampolymer kolvätehartserbearbetas som smältor, lösningar eller komponenter i formulerade system. Rapporterade viskositetsdata måste tolkas enligt det material som mäts och de angivna mätförhållandena. Ett rent smält harts, en hartslösning och en färdig formulering är olika system och bör inte behandlas som att de har utbytbara viskositetsvärden.
Den här artikeln granskar de molekylära, sammansättnings-, temperatur-, lösnings-, formulerings- och mätfaktorerna som kan påverka rapporterad viskositet.
Vad betyder viskositet för ett kolväteharts?
Innan man jämför viskositetsdata måste materialet som mäts vara tydligt identifierat. Viskositetsvärden som erhållits för olika materialtillstånd bör inte användas omväxlande.
Snyggt smält harts
Prydlig hartsviskositet avser själva hartset i flytande smält tillstånd vid en definierad mättemperatur. För kvaliteter som levereras som fasta ämnen kräver smält-viskositetsmätning att materialet bringas till ett definierat flytande tillstånd. Ett värde för rent hartsviskositet bör därför rapporteras tillsammans med mättemperaturen och relevanta testförhållanden.
Hartslösning
Hartslösningens viskositet avser en lösning som innehåller hartset i ett kompatibelt lösningsmedelssystem. Det beror på faktorer inklusive hartskoncentration, lösningsmedelsidentitet, harts-lösningsmedelskompatibilitet och temperatur. Den representerar en annan mätkontext från ren smält hartsviskositet och bör inte jämföras direkt utan att ta hänsyn till sammansättning och testförhållanden.
Färdig formulering
Den färdiga formuleringens viskositet hänvisar till det reologiska beteendet hos ett komplett formulerat system, såsom ett lim eller beläggning, som innehållerC5/C9-sampolymerhartstillsammans med andra komponenter. Den uppmätta viskositeten beror på den fullständiga formuleringen snarare än på enbart hartset. Det bör inte behandlas som ett viskositetsvärde för själva hartset.
Harts molekylära och sammansättningsegenskaper
Molekylviktsegenskaper kan påverka smält- och lösningsflödesbeteendet hos kolvätehartser. Under i övrigt jämförbara sammansättningar och mätförhållanden kan högre medelmolekylvikt förknippas med högre viskositet. Genomsnittlig molekylvikt och molekylviktsfördelning kan båda påverka det observerade flödesbeteendet. Förhållandet är dock inte en enkel en-till-en-förutsägelse.
KommersiellC5/C9-sampolymerhartskvaliteterkan skilja sig åt i råvarubalans, sammansättning och resulterande molekylstruktur. Dessa skillnader kan påverka flödesbeteendet, men effekten på viskositeten är kvalitetsspecifik och kan inte förutsägas enbart utifrån C5/C9-råvarubalansen.
Temperaturberoende
För ett givet flytande harts eller kompatibel lösning minskar i allmänhet viskositeten när temperaturen ökar. Ökande temperatur tenderar att öka molekylär rörlighet och minska motståndet mot flöde. Ett rapporterat viskositetsvärde bör därför tolkas tillsammans med mättemperaturen och andra relevanta testförhållanden.
Hartskoncentration och lösningsmedelssystem
Detta avsnitt avser hartslösningens viskositet snarare än smältviskositeten för rent harts.
I en hartslösning beror den uppmätta viskositeten på flera inbördes relaterade faktorer:
- hartskoncentration
- lösningsmedelsidentitet
- kompatibilitet med harts och lösningsmedel
- temperatur
- molekylära egenskaper hos hartset
Lösningsmedelssystem och hartskoncentration är viktiga variabler när man utvärderar en hartslösning för ett speciellt bearbetnings- eller formuleringssammanhang. Harts-lösningsmedelskompatibilitet bör beaktas vid tolkning av lösningens viskositet.
Färdiga formuleringskomponenter
Detta avsnitt avser den färdiga beredningens viskositet snarare än viskositeten för rent harts.
I en färdig formulering kan olika komponenter ändra viskositet eller reologiskt beteende. Dessa komponenter kan inkludera baspolymeren eller bindemedlet, lösningsmedel eller oljor, fyllmedel, reologimodifierare och andra tillsatser. Riktningen och storleken på dessa effekter är formuleringsspecifika.
Viskositet är relevant för bearbetning och hantering men bestämmer inte i sig den slutliga appliceringsprestandan.
Varför mätförhållanden är viktiga
Ett rapporterat viskositetsvärde ska tolkas tillsammans med de förhållanden under vilka det erhölls. Olika mätförhållanden kan ge olika rapporterade värden för samma material.
Viktiga mätfaktorer inkluderar:
- Material som mäts: ren smälta, hartslösning eller färdig formulering
- mätning av temperatur
- hartskoncentration, om en lösning mäts
- Lösningsmedelsidentitet, i tillämpliga fall
- testmetod eller instrumentförhållanden
- skjuvningsförhållanden, där så är relevant
Direkta jämförelser bör använda likvärdiga eller på annat sätt tydligt specificerade mätförhållanden.
Mjukningspunkt och smältviskositet är olika mått och bör inte användas omväxlande. Mjukningspunkt är ett empiriskt testresultat som karakteriserar mjukningsbeteende under specificerade testförhållanden, medan smältviskositet beskriver flödesbeteende vid en specificerad temperatur och under definierade mätförhållanden.
Vad formulerare bör verifiera
Vid granskning av viskositetsdata bör formulerare verifiera både hartsinformationen och mätförhållandena.
Hartsinformation
- ExaktC5/C9 sampolymer kolväteharts kvalitet
- Relevant molekylviktsinformation, där tillgänglig
- Mjukningspunkt och andra tillämpliga graderingsspecifikationer
- Tekniskt datablad (TDS)
- Relevant applikationsvägledning, där tillgänglig
Viskositetsmätningsinformation
- Material som mäts: ren smälta, hartslösning eller färdig formulering
- Mätning av temperatur
- Hartskoncentration, om en lösning mäts
- Lösningsmedelsidentitet, i förekommande fall
- Testmetod eller instrumentförhållanden
- Skjuvningsförhållanden, där så är relevant
Slutsats
Ren smältviskositet, hartslösningens viskositet och färdigberedningens viskositet representerar olika mätkontexter och bör tydligt särskiljas.
Rapporterad viskositet beror på materialegenskaper, sammansättning, temperatur, formulering eller lösningssammanhang och mätförhållanden. Direkta jämförelser kräver därför tydligt definierade villkor.
Viskositet är relevant för bearbetning och hantering men bestämmer inte oberoende av den slutliga appliceringsprestandan; applikationsspecifik validering är fortfarande nödvändig.
Referenser
1. Mildenberg, R., Zander, M., & Collin, G. (1997). *Kolvätehartser*. Wiley-VCH. DOI: 10.1002/9783527614653
2. Dealy, JM, & Wang, J. (2013). *Melt Rheology and its Applications in the Plastics Industry* (2nd ed.). Springer Dordrecht. DOI: 10.1007/978-94-007-6395-1
3. Rubinstein, M. & Colby, RH (2003). *Polymerfysik*. Oxford University Press. DOI: 10.1093/oso/9780198520597.001.0001
4. Internationella standardiseringsorganisationen. (2021). ISO 3219-2:2021, *Reologi - Del 2: Allmänna principer för rotations- och oscillerande reometri*.
5. ASTM International. (2022). ASTM E28-18(2022), *Standardtestmetoder för mjukningspunkt för hartser härledda från tallkemikalier och kolväten, med ring-and-ball-apparat*. DOI: 10.1520/E0028-18R22