可控流變 (19)

3.8. 可控流變的介紹 (Controlled Rheology)
對於處理聚丙烯（PP），可用“可控流變”（ Controlled Rheology, CR）或“黏性破壞”（Vis-Broken, VB），來描述特定等級的聚丙烯（PP）。這些術語可用於描述生產聚丙烯的一個過程，用以降低特定等級聚丙烯（PP）的平均分子量。這一平均分子量下降的結果，增加了熔體流動速率（MFR），同時，分子量分佈（Molecular Weight Distribution(MWD)）的寬度也減少。
對於某些擠出成型製程和最終用途的產品，其他的優點將於 “利益”一節中描述。

3.8.1. 製程
聚丙烯 (PP) 是易於劣化(degradation)的；當聚丙烯劣化(degradation)時，較長的分子鏈會斷裂成較短的分子鏈，進而，樹脂(resin)的平均分子量會降低。這一過程被稱為 “斷鏈”(chain scission)。
顯然地，當斷鏈(chain scission)自發性地發生時，這一過程是非常隨機，劣化的程度是沒有辦法控制的；容易造成色變和失去物理性質等不良的反應。然而，斷鏈在嚴格控制的條件下，可產生具有獨特特性的產品。
過氧化物(peroxides) 在劣化過程(degradation process)中，扮演催化劑的角色。在球粒化(pelletization)步驟中，樹脂製造商利用可被控制的速率供給過氧化物(peroxides)，去控制劣化的過程。由於這種控制劣化發生得非常迅速，反應不是隨機的，而是可被複製的。使用越多的過氧化物，則會發生越多的斷鏈反應；同時，平均分子量會下降，進而會導致較高的熔融流率(MFR)，分子量分怖也會隨著黏性破壞(VB)的發生而漸趨狹窄。
黏性破壞 (vis-breaking, VB) 對分子量分佈的作用，可運用被稱為凝膠滲透色譜(Gel Permeation Chromatography (GPC))的技術，對一系列分子量分佈作圖，(參考圖1)。較低的平均分子量相當於較高的熔融流率(MFR)，相對地，較高的熔融流率，有較低的黏度和易流動及填補的特性。較窄的分子量分佈會降低剪切(shear)敏感性，尤其是在高剪切(shear)時(參考圖2)。

3.8.2. 利益
如果所有因素都相同時，且在相同的熔體流動速率(MFR)下，窄分子量分佈的樹酯比廣分子量分佈的樹酯具有更多的優勢。
1. .少翹曲(Warpage)
2. 更加一致的收縮程度(shrinkage) (流動(flow) vs.橫流(cross-flow)).
3. 更加一致的水位降低量(draw down)，此特性對纖維和薄膜而言，具有較好的擠壓率
4. 在斷裂點，伸長率顯著地增長

當聚合物鏈長是一致時，以上這些因素都是必要的；再當分子量分佈很窄時，借助外加壓力，會得到更一致的反應。

3.8.3. 限制
由於對於相同的MFR，分子量分佈較窄的產品，與分子量分佈較廣的產品，具有不同的剪切 (shear) 敏感度。當具有較高剪切率(shear rate)時，分子量分佈較窄產品的黏性會較強，且可能造成模具填充的問題或壓力過高的需求。高分子量鏈(High molecular weight chains)可加速聚丙烯結晶；當這些高檔的結晶數量降低時，將有一較無定向性的表層在成型品上形成。這無定向性的表層將造成10-15％剛性降低。像是吹模成型(blow molding)、熱塑型膠布(sheet/ thermoforming)與擠壓淋膜(extrusion coating)，其擠壓過程需要某種程度的“熔體強度(melt strength)” ，一種來自那些高檔的結晶的特性；由於在較狹窄的分子量分佈材料上，那些高檔結晶的特性不會顯著存在，所以可能會遇到擠出或膠布表疲軟等問題。

3.8.4. 小結
“黏性破壞(VB)”或”可控流變(CR)”是生產較窄分子量分佈聚丙烯的方法，其可達到下列優點，包括較少的翹曲、較一致的收縮程度以及較好的水位降低量(draw down)等特性。但是，此法將造成，剛性減少、熔體強度變差、以及由於剪切敏感度變小，造成加工性變差。