Indice de fluidité à chaud - Melt flow index

MFI mesure dispositif

L' indice de fluidité à chaud ( MFI ) est une mesure de la facilité d'écoulement de la masse fondue d'un polymère thermoplastique . Il est défini comme la masse de polymère, en grammes, s'écoulant en dix minutes à travers un capillaire d'un diamètre et d'une longueur spécifiques par une pression appliquée via des poids gravimétriques alternatifs prescrits pour des températures prescrites alternatives. Les transformateurs de polymères corrèlent généralement la valeur du MFI avec la qualité de polymère qu'ils doivent choisir pour différents processus, et le plus souvent cette valeur n'est pas accompagnée des unités, car elle est prise pour acquise g / 10min. De même, les conditions de test de la mesure MFI sont normalement exprimées en kilogrammes plutôt qu'en toute autre unité. La méthode est décrite dans les normes similaires ASTM D1238 et ISO 1133.

Le débit de fusion est une mesure indirecte du poids moléculaire, avec un débit de fusion élevé correspondant à un faible poids moléculaire. En même temps, le débit de fusion est une mesure de la capacité de la matière fondue à s'écouler sous pression. Le débit de fusion est inversement proportionnel à la viscosité de la masse fondue dans les conditions de l'essai, mais il faut garder à l'esprit que la viscosité de tout matériau de ce type dépend de la force appliquée. Les rapports entre deux valeurs de débit de fusion pour un matériau à différents poids gravimétriques sont souvent utilisés comme mesure de la largeur de la distribution des poids moléculaires.

Le débit de fusion est très couramment utilisé pour les polyoléfines, le polyéthylène étant mesuré à 190 ° C et le polypropylène à 230 ° C. L'ingénieur en plasturgie doit choisir un matériau ayant un indice de fusion suffisamment élevé pour que le polymère fondu puisse être facilement transformé en l'article prévu, mais suffisamment faible pour que la résistance mécanique de l'article final soit suffisante pour son utilisation.

La mesure

Vue d'ensemble de la mesure de l'indice de fluidité à chaud (MFI)

La norme ISO 1133-1 régit la procédure de mesure de l'indice de fluidité à chaud. La procédure de détermination de l'IMF est la suivante:

1. Une petite quantité de l'échantillon de polymère (environ 4 à 5 grammes) est prélevée dans l'appareil MFI spécialement conçu. Une matrice avec une ouverture typiquement d'environ 2 mm de diamètre est insérée dans l'appareil.
2. Le matériau est correctement emballé à l'intérieur du canon pour éviter la formation de poches d' air .
3. Un piston est introduit qui agit comme le milieu qui provoque l'extrusion du polymère fondu.
4. L'échantillon est préchauffé pendant une durée spécifiée: 5 min à 190 ° C pour le polyéthylène et 6 min à 230 ° C pour le polypropylène .
5. Après le préchauffage, un poids spécifié est introduit sur le piston. Des exemples de poids standard sont 2,16 kg, 5 kg, etc.
6. Le poids exerce une force sur le polymère fondu et il commence immédiatement à s'écouler à travers la filière.
7. Un échantillon de la masse fondue est prélevé après la période de temps souhaitée et pesé avec précision.
8. Le MFI est exprimé en grammes de polymère pour 10 minutes de durée du test.

Les synonymes de l'indice d'écoulement de fusion sont le débit de fusion et l' indice de fusion . Les abréviations sont plus couramment utilisées: MFI , MFR et MI .

De manière confuse, le MFR peut également indiquer un "rapport de fluidité à chaud", le rapport entre deux taux de fluidité à chaud à différents poids gravimétriques. Plus précisément, cela doit être signalé comme FRR (rapport de débit), ou simplement rapport de débit. Le FRR est couramment utilisé pour indiquer la manière dont le comportement rhéologique est influencé par la distribution de masse moléculaire du matériau.

anciennement: ( MFI = Melt Flow Index ) → actuellement: ( MFR = Melt mass-Flow Rate )

anciennement: ( MVI = Melt Volume Index ) → actuellement: ( MVR = Melt Volume-Flow Rate )

anciennement: ( MFR = Melt Flow Ratio ) → actuellement: ( FRR = Flow Rate Ratio )

Le paramètre de flux qui est facilement accessible à la plupart des transformateurs est l'IMF. Le MFI est souvent utilisé pour déterminer comment un polymère sera traité. Cependant, le MFI ne tient pas compte du cisaillement, de la vitesse de cisaillement ou de l'historique de cisaillement et ne constitue donc pas une bonne mesure de la fenêtre de traitement d'un polymère. Il s'agit d'une mesure de viscosité en un seul point à un taux de cisaillement et une température relativement faibles. Auparavant, on disait souvent que les IMF donnent un «point» alors qu'en réalité ce qu'il faut, c'est un «tracé» pour les transformateurs de polymères. Cependant, ce n'est pas vrai maintenant en raison d'une approche unique développée pour estimer le rhéogramme simplement à partir des connaissances de l'IMF.

Le dispositif MFI n'est pas une extrudeuse au sens conventionnel du traitement des polymères en ce qu'il n'y a pas de vis pour comprimer, chauffer et cisailler le polymère. MFI ne tient pas non plus compte de la ramification à longue chaîne ni des différences entre le cisaillement et la rhéologie allongée. Par conséquent, deux polymères avec le même MFI ne se comporteront pas de la même manière dans des conditions de traitement données.

La relation entre MFI et température peut être utilisée pour obtenir les énergies d'activation des polymères. Les énergies d'activation développées à partir des valeurs MFI présentent l'avantage de la simplicité et de la facilité de disponibilité. Le concept d'obtention d'énergie d'activation à partir du MFI peut également être étendu aux copolymères dans lesquels il existe une dépendance anormale de la température de la viscosité à l'état fondu conduisant à l'existence de deux valeurs distinctes d'énergies d'activation pour chaque copolymère.

Pour une simulation numérique détaillée de l'indice de fluidité à chaud, voir ou.

Formule d'indice de fusion

anciennement MFI (actuellement MFR ) = poids (gramme) des échantillons fondus en 10 minutes

Les références