ICS 83.080.01 CCS G 31
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T40384—2021
塑料 聚合物熔体瞬态拉伸黏度的测定 Plastics-Determination of the transient extensional viscosity of polymer melts
（ISO20965:2005,MOD）
2022-03-01实施
2021-08-20发布
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发布 GB/T 40384—2021
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件使用重新起草法修改采用ISO20965：2005《塑料聚合物熔体瞬态拉伸黏度的测定》。 本文件与ISO20965：2005相比，除编辑性修改外主要技术性差异及其原因如下：
关于规范性引用文件，本文件做了具有技术性差异的调整，以适应我国的技术条件，调整的情况集中反映在第2章“规范性引用文件”中，具体调整如下： ·用等同采用国际标准的GB/T2035代替ISO472（见第3章）。 将3.4中“拉伸应力增长系数”修改为“瞬态拉伸黏度”，并在全文只使用“瞬态拉伸黏度”；提高温度传感器分辨率的要求（见5.3）。
-
本文件还做了下列编辑性修改：
将ISO20965：2005中包含要求条款的注改为段，将部分段改为注；修改了3.3和3.5术语的定义，将表述方法改为内涵定义的形式。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国石油和化学工业联合会提出。 本文件由全国塑料标准化技术委员会（SAC/TC15)归口。 本文件起草单位：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院、中国石油天然气股份有限公司石油
化工研究院、上海金发科技发展有限公司、链行走新材料科技（广州)有限公司、山东道恩高分子材料股份有限公司、中国科学院化学研究所、中广核俊尔（浙江)新材料有限公司、浙江华峰热塑性聚氨酯有限公司、中蓝晨光化工有限公司、安东帕商贸（上海)有限公司、深圳市中安测标准技术有限公司、东莞市中标科技有限公司、中华人民共和国青岛大港海关、广东泰强化工实业有限公司、吉林省产品质量监督检验院、广州威科环保科技有限公司
本文件主要起草人：郭若海、者东梅、王帆、袁绍彦、施信波、田洪池、刘深阳、王浩、范东风、刘力荣、
刘玉春、刘廷福、朱伟豪、郑建棠、高建国、李满林、李尚禹、王景、杜斌、陈商涛、郭迎迎。
1 GB/T 40384—2021
塑料聚合物熔体瞬态拉伸黏度的测定
1范围
本文件描述了在恒定应变速率和恒温条件下测定单轴拉伸的聚合物熔体瞬态拉伸黏度的方法。 本文件适用于Hencky应变速率在0.01s-1～1s-1之间、Hencky应变最大至4、温度最高至250℃
（见注1和注2）、测量值在10Pa·S～10’Pa·S之间（见注3）的聚合物熔体瞬态拉伸黏度的测定。
注1：使用Hencky应变和应变速率（见第3章）。 注2：应变、应变速率和温度可能超出这些限制值注3：对于可测量的最小爵态拉伸黏度，仪器的工作极限是由多种因素共同决定的，包括试样在测试过程中保持其
形状的能力以及仪器的分辨率。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文
件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 2035 塑料术语及其定义（GB/T2035—2008，ISO472：1999，IDT）
3 术语和定义
GB/T2035界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 注：3.1～3.5中应变和应变速率的定义由Whorlow1给出，恒定Hencky应变速率下单轴拉伸的启动流定义由流
变学会命名委员会给出[2。
3.1
Hencky应变 Hencky strain E 伸长率的自然对数，见公式（1)：
e=ln(l/l。)
.(1)
式中：试样长度，单位为米（m）； l。试样初始长度，单位为米（m）。 注1：也被称为自然应变或真实应变。 注2：e为无量纲的物理量。
3.2
Hencky应变速率 Hencky strain rate e Hencky应变随时间变化的速率，见公式（2）：
=1/lxal/at
...(2)
1 GB/T40384—2021
式中： t——时间，单位为秒（s）。 注1：e与试样初始长度l。无关注2：以秒的倒数(s-1)为单位。
3.3
净拉伸应力 net tensile stress GE 单轴拉伸时平行拉伸方向的正应力与垂直拉伸方向的正应力之差，见公式（3)：
O=011—022=011—033=00r
.·(3)
式中：の直角坐标系或轴对称坐标系下的应力张量，单位为帕斯卡（Pa）。 注1：拉伸应力增长函数由表示，其中“+”表示启动流。 注2：Ge以帕斯卡（Pa)为单位。
3.4
瞬态拉伸黏度 transient extensional viscosity nE 单轴拉伸时净拉伸应力和Hencky应变速率的比值，见公式（4）：
nt（t,e)=o/e
.(4)
式中： t——时间，单位为秒(s)；
表示启动流，
注1：n克也被称为"拉伸应力增长系数（tensilestressgrowthcoefficient）”。 注2：是一个瞬态的物理量。 注3：n以帕斯卡秒(Pa·s)为单位。
3.5
拉伸黏度 tensileviscosity 7E 瞬态拉伸黏度的极限值，见公式（5）：
ne(t,)=lim(t,)
·(5)
注1：如果能得到稳定的值，则该值表示平衡拉伸黏度。不表现出稳态行为的材料不适用于此类“平衡拉伸黏度”。 注2：ne以帕斯卡秒(Pa·s)为单位。
4通则
在描述和模拟塑料加工过程时，宜使用Hencky应变。本文件中的应变和应变速率均应采用
Hencky值。
使用拉伸流动方法可获得聚合物熔体拉伸黏弹性定量准确的数据。在采用恒定应变速率法进行拉伸流动测量时，应变速率在整个试样上应是均匀的，并随时间保持恒定。
注1：流体单元的Hencky应变速率与其初始长度无关，只由该单元内的速度场确定，是一种更合适的流体特征
参数。
注2：剪切流动的研究一般只涉及稳态行为，与此相反，拉伸流动通常需要描述成瞬态行为。在恒定拉伸应变速率
下，材料可能表现出无边界的应力增长行为，即应力随着应变增大而不断增加直到材料失效，也可能应力随着应变增大而达到某个稳定值，从而产生平衡拉伸黏度。后者通常发生在大应变的情况下。因此，平衡拉伸
2 GB/T40384—2021
黏度取决于应变速率，而与应变或时间无关。通常，拉伸黏度是应变、应变速率和温度的函数，
注3：拉伸流动方法的基本原理是使试样受拉伸变形，通过测量试样上的力和变形，可确定应力、应变以及应变速
率，进而计算得到在这一过程中试样瞬态拉伸黏度的变化曲线
注4：通常有4种方法进行拉伸流动测量：恒定应变速率法、恒定应力法、恒定力法和恒定速度法。本文件仅描述
了第一种方法。
5设备 5.1概述
测量装置应包含下列类型之一的夹具（夹具类型决定了仪器结构），示意图见图1～图4，图中使用的符号见8.1：
A型，双旋转夹具。每个夹具应由单个旋转元件或一对旋转元件组成，图中仅显示成对旋转元件的仪器结构。施加在试样上的力可在固定端或旋转端进行测量。
注：在固定的夹具上对力进行测量比在移动的夹具上更容易也更精确，避免夹具的振动和惯性将噪声和误差引人
力信号中。
图1A型测试仪器示意图
B型，一个旋转夹具和一个固定夹具。旋转夹具应由单个旋转元件或一对旋转元件组成。施加在试样上的力通常在固定端进行测量。
（
图2B型测试仪器示意图
C型，双平移（非旋转）夹具。
V2
1.
图3C型测试仪器示意图
3 GB/T40384—2021
一D型，单平移(非旋转)夹具。
图4D型测试仪器示意图
在A型、B型、C型或D型仪器结构中，试样均应安装在夹具间并受单轴拉伸。设备应允许在恒温
和恒定应变速率下，测量或确定施加在试样上的力以及试样的应变和应变速率。试样的应变和应变速率应由夹具的位移和/或速度计算出，或直接通过测量试样的尺寸和/或局部速度得到。 5.2硅油浴、温控箱
可将试样放置在硅油浴中或带有强制通风的温控箱中来加热当用强制通风加热时，可在环绕试样的腔体中使用某种气体来提供所需的测试环境，如氮气以提供
情性气氛。
注1：使用硅油浴时，试样加热速度可能更快对于低黏度材料，应使试样在加热和测试过程中得到适当支撑，以避免试样在重力影响下下垂。 注2：使用硅油浴时，试样由于硅油的浮力而获得支撑，特别是当测试温度下硅油和试样的密度相匹配时。使用强
制通风的温控箱时，试样能通过气体提供的缓冲作用获得支撑
部分聚合物可能会吸收硅油。宜通过改变浸入时间，核查浸入时间是否会影响所测的聚合物性能，
参见附录A。当需要定量结果时，应进行该项检查。
即便硅油不影响瞬态拉伸黏度对应变（或时间)曲线的形状，也可能会影响材料的失效点。评估硅油对所测聚合物性能的影响时宜同时考虑这两个方面的影响。
可使用替代方法来检查浸入硅油对试样的影响，包括对试样浸入硅油前后的质量或尺寸进行测量，来判断试样是否发生变化，参见附录A。 5.3温度测量和控制
温度测量装置宜安装在靠近试样的位置，装置不应与试样接触。至少应在两个位置安装温度传感
器，以监测沿试样长度方向的温度均匀性。
注：沿试样长度方向的温度均匀性对于测量聚合物熔体的瞬态拉伸流动性质是至关重要的。局部的热点将导致这
些区域的应变过大，可能使材料过早失效。特别是对于不具有高应变硬化的材料来说，这种效应更为显著。 不同位置的温度差异应在士0.75℃范围内。 温度随时间的变化应在设定温度的士1.0℃范围内温度传感器的分辨率应为0.05℃或更优，并应使用精度在士0.05℃范围内的装置进行校准。
5.4应变和应变速率测量
试样的应变和应变速率应通过测量夹具的位移和/或速度来确定，或直接测量试样的尺寸和/或局
部速度得到
可使用光学法或切割法测量测试过程中试样的直径，以得到应变和应变速率，并评估变形的均匀性。
注：使用切割法时，一旦实施切割测试就停止了，因此无法获得材料失效时的数据。 试样局部的速度可用光学法进行测量。 可对试样在夹具上的滑动进行修正。测试时通过其他方法测量试样的直径或局部速度并得到试样
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