超高分子量聚乙烯具有極強(qiáng)的耐磨性、抗沖擊性、抗低溫、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性、自潤(rùn)滑性等優(yōu)良特性。超高分子量聚乙烯的優(yōu)異性能源自于其超高分子量。
目前，國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的超高分子量聚乙烯的黏均分子量為200萬(wàn)—400萬(wàn)。而美國(guó)通常為400萬(wàn)—600萬(wàn)。近年來(lái)泰科納公司甚至推出黏均分子量超過(guò)1000萬(wàn)的超高分子量聚乙烯。由于超高分子量聚乙烯的分子量范圍如此之廣，準(zhǔn)確測(cè)定其分子量就顯得十分必要。對(duì)于超高分子量聚乙烯用戶而言，黏度法因簡(jiǎn)單、方便、快捷且經(jīng)濟(jì)成為首選測(cè)定方法，ASTM D4020—2011中規(guī)定了黏度法測(cè)定超高分子量聚乙烯的試驗(yàn)流程，但我國(guó)還沒(méi)有出臺(tái)黏度法則定超高分子量聚乙烯分子量的具體標(biāo)準(zhǔn)，GB/T 1632.3—2010中也只對(duì)聚乙烯和聚丙烯的分子量測(cè)定做了相關(guān)規(guī)定，并沒(méi)有給出黏度法測(cè)定超高分子量聚乙烯分子量試驗(yàn)的具體規(guī)定。
針對(duì)這種現(xiàn)狀，研究的主要目的在于：（1）驗(yàn)證美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D4020—2011的烏氏黏度計(jì)是否合適國(guó)內(nèi)常用的超高分子量聚乙烯分子量；（2）探討能否用奧氏黏度計(jì)代替國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1632.3—2010中的烏氏黏度計(jì)，完成超高分子量聚乙烯分子量地測(cè)定。
試驗(yàn)部分：
主要原料超高分子量聚乙烯粉料采用北京東方石油化工公司M二，黏度分子量為250±50萬(wàn)。
參照ASTM D4020—2011，以十氫萘作為溶劑，首先在溫度為150℃的硅油浴中準(zhǔn)確配置濃度為0.040g/（100mL）的超高分子量聚乙烯溶液，并將該溶液稀釋為濃度分別為0.008,0.016,0.024，0.032,0.040g/100ml的五種超高分子量聚乙烯溶液；然后在溫度為135℃的硅油浴中，分別用三種黏度計(jì)策定溶劑十氫萘及超高分子量聚乙烯溶液流出的時(shí)間最后采用外推法或一點(diǎn)法處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，最后得出超高分子量聚乙烯的特性黏度，通過(guò)[ŋ]=3.53×10-4M ŋ0.73方程，求算超高分子量聚乙烯的黏均分子量
結(jié)果與討論
黏度計(jì)與毛細(xì)管內(nèi)徑的選擇、溶液的濃度與溶劑的選擇、穩(wěn)定劑的作用、試驗(yàn)溫度的控制以及數(shù)據(jù)處理的方法等對(duì)試驗(yàn)結(jié)果均能造成一定的影響。
1、 溶液濃度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響
超高分子量聚乙烯溶液濃度的設(shè)定需要遵從兩個(gè)原則：（1）保證超高分子量聚乙烯在溶劑中能完全溶解，避免形成凝膠。因此溶液濃度不易過(guò)高，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，，濃度為0.500g/ml的超高分子量聚乙烯溶液因出現(xiàn)大量凝膠而不能在十氫萘中完全溶解。（2）溶液的流出時(shí)間應(yīng)控制在一個(gè)合理的時(shí)間范圍內(nèi)，溶液的流出時(shí)間短，實(shí)驗(yàn)者的主觀誤差對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響較大；流出時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，超高分子量聚乙烯可能發(fā)生氧化降解，使測(cè)定結(jié)果偏小。若溶液濃度偏大，會(huì)導(dǎo)致流出時(shí)間較長(zhǎng)，則相對(duì)黏度的計(jì)算不能忽略溶液密度的影響，會(huì)使測(cè)定的分子量較真實(shí)值偏小。綜上所述，流出 時(shí)間不合理會(huì)造成黏均分子量計(jì)算數(shù)值不準(zhǔn)確。
2、 溶劑對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響
二甲苯、液體石蠟及十氫萘均可作為超高分子量聚乙烯的溶劑。其中，ASTM D4020—2011中明確規(guī)定，選用十氫萘溶解超高分子量聚乙烯，測(cè)定其分子量。試驗(yàn)表明，用黏度法測(cè)定超高分子量聚乙烯的分子量，十氫萘較液體石蠟、二甲苯更適合作為超高分子量聚乙烯的溶劑。
3、 抗氧劑對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響
超高分子量聚乙烯溶液的配制及特性黏度的測(cè)定過(guò)程均需在高溫條件下完成，而高溫條件下超高分子量聚乙烯易發(fā)生氧化降解，帶來(lái)很大的誤差，使其黏均分子量降低。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)表明：（1）未加入抗氧劑的超高分子量聚乙烯溶液發(fā)生了不同程度的降解，分子量均有不同程度的降低；
（2）加入抗氧劑能有效地防止超高分子量聚乙烯的降解。
結(jié)論
（1） 用黏度法測(cè)定超高分子量聚乙烯的黏均分子量，溶液的流出時(shí)間控制在80.0—140.0s較好，超高分子量聚乙烯溶液的濃度范圍在0.008—0.050g/（100ml）之間比較合適。
（2） 十氫萘是配置超高分子量聚乙烯溶液的較佳溶劑。
（3） 加抗氧劑能有效地防止超高分子量聚乙烯的氧化分解。
（4） 控溫精確到±1℃對(duì)黏度法測(cè)定超高分子量聚乙烯分子量地影響較小。
（5） 測(cè)定超高分子量聚乙烯分子量選擇奧氏黏度計(jì)更方便、快捷、經(jīng)濟(jì)。