Índice de flujo de fusión

El índice de flujo de fusión (MFI) es una medida de la facilidad de flujo de la masa fundida de un polímero termoplástico. Se define como la masa de polímero, en gramos, que fluye en diez minutos a través de un capilar de un diámetro y longitud específicos mediante una presión aplicada mediante pesas gravimétricas alternativas prescritas para temperaturas prescritas alternativas. Los procesadores de polímeros suelen correlacionar el valor de MFI con el grado de polímero que tienen que elegir para diferentes procesos y, en la mayoría de los casos, este valor no va acompañado de las unidades, porque se da por sentado que es g/10 min. De manera similar, las condiciones de prueba de la medición del MFI normalmente se expresan en kilogramos en lugar de cualquier otra unidad. El método se describe en normas similares ASTM D1238 e ISO 1133.

El índice de flujo de fusión es una medida indirecta del peso molecular; un índice de flujo de fusión alto corresponde a un peso molecular bajo. Al mismo tiempo, el índice de flujo del material fundido es una medida de la capacidad del material fundido para fluir bajo presión. El caudal de fusión es inversamente proporcional a la viscosidad de la masa fundida en las condiciones de la prueba, aunque debe tenerse en cuenta que la viscosidad de cualquier material depende de la fuerza aplicada. Las relaciones entre dos valores de índice de flujo de fusión para un material con diferentes pesos gravimétricos se utilizan a menudo como medida de la amplitud de la distribución del peso molecular.

El índice de flujo de fusión se utiliza muy comúnmente para las poliolefinas; el polietileno se mide a 190 °C y el polipropileno a 230 °C. El ingeniero plástico debe elegir un material con un índice de fusión lo suficientemente alto como para que el polímero fundido pueda formarse fácilmente en el artículo previsto, pero lo suficientemente bajo como para que la resistencia mecánica del artículo final sea suficiente para su uso.

Medición

La norma ISO 1133-1 regula el procedimiento para medir el índice de flujo de fusión. El procedimiento para determinar la IMF es el siguiente:

1. Una pequeña cantidad de la muestra de polímero (alrededor de 4 a 5 gramos) se toma en el aparato MFI especialmente diseñado. En el aparato se inserta una matriz con una abertura de aproximadamente 2 mm de diámetro.
2. El material se empaca adecuadamente dentro del barril para evitar la formación de los bolsillos de aire.
3. Se introduce un pistón que actúa como el medio que causa la extrusión del polímero fundido.
4. La muestra se precalienta para una cantidad de tiempo especificada: 5 min a 190 °C para polietileno y 6 min a 230 °C para polipropileno.
5. Después del precalentamiento se introduce un peso específico sobre el pistón. Ejemplos de pesos estándar son 2.16 kg, 5 kg, etc.
6. El peso ejerce una fuerza sobre el polímero fundido e inmediatamente comienza a fluir a través de la matriz.
7. Una muestra de la fundición se toma después del período deseado de tiempo y se pesa con precisión.
8. MFI se expresa en gramos de polímero por 10 minutos de duración de la prueba.

Sinónimos de índice de flujo de fusión son tasa de flujo de fusión e índice de flujo de fusión. Las más utilizadas son sus abreviaturas: MFI, MFR y MI.

De manera confusa, MFR también puede indicar "relación de flujo de fusión", la relación entre dos velocidades de flujo de fusión con diferentes pesos gravimétricos. Más exactamente, esto debería informarse como FRR (índice de caudal), o simplemente índice de flujo. La FRR se utiliza comúnmente como una indicación de la forma en que el comportamiento reológico se ve influenciado por la distribución de masa molecular del material.

anteriormente: (MFI = Índice de flujo de masa fundida) → actualmente: (MFR = Tasa de flujo másico de fusión)

anteriormente: (MVI = Índice de volumen de fusión) → actualmente: (MVR = Tasa de flujo-volumen de fusión)

antes: (MFR = Relación de flujo de fusión) → actualmente: (FRR = Relación de flujo)

El parámetro de flujo al que pueden acceder fácilmente la mayoría de los procesadores es el MFI. El MFI se utiliza a menudo para determinar cómo se procesará un polímero. Sin embargo, MFI no tiene en cuenta el corte, la velocidad de corte o el historial de corte y, como tal, no es una buena medida de la ventana de procesamiento de un polímero. Es una medición de viscosidad de un solo punto a una velocidad de corte y temperatura relativamente bajas. Anteriormente se decía a menudo que las IMF dan un “punto” cuando en realidad lo que se necesita es una “trama” para los procesadores de polímeros. Sin embargo, esto no es cierto ahora debido a un enfoque único desarrollado para estimar el reograma simplemente a partir del conocimiento de la IMF.

El dispositivo MFI no es una extrusora en el sentido convencional de procesamiento de polímeros, ya que no hay tornillo para comprimir, calentar y cortar el polímero. Además, MFI no tiene en cuenta la ramificación de cadenas largas ni las diferencias entre la reología de corte y alargamiento. Por lo tanto, dos polímeros con el mismo MFI no se comportarán igual bajo ninguna condición de procesamiento dada.

La relación entre MFI y la temperatura se puede utilizar para obtener las energías de activación de los polímeros. Las energías de activación desarrolladas a partir de valores MFI tienen la ventaja de ser simples y de fácil disponibilidad. El concepto de obtener energía de activación a partir de MFI también se puede extender a copolímeros en los que existe una dependencia anómala de la temperatura de la viscosidad de la masa fundida que conduce a la existencia de dos valores distintos de energías de activación para cada copolímero.

Para obtener una simulación numérica detallada del índice de flujo de fusión, consulte o.

Fórmula del índice de flujo de fusión

anteriormente MFI (actualmente MFR) = Peso (gramos) de muestras fundidas en 10 minutos

Probador de índice de flujo de fusión