（2014年3月21日发布）

--深入解析熔体体积速率的价值

若您经常查阅材料数据表，可能已注意到近几年来熔体流动速率（MFR）报告方式的变化趋势。除了（或取代）MFR之外，出现了一个名为

"熔体体积速率（MVR）"的新指标。

MFR以单位时间质量（如克/10分钟）表示，而MVR以单位时间体积（如立方厘米/10分钟，或遗憾地使用立方英寸/10分钟）表示。之所以说

遗憾，是因为美国仍在沿用旧英制单位体系而非公制或国际单位制，这与全球标准脱节。过去20年间我们耗资数十亿美元在工业领域推行ISO

标准，却似乎难以摒弃过时的单位体系——汽车行业是显著例外，该领域已强制采用国际单位制。

不过在某些领域，我们已普遍接受替代单位：例如以克衡量质量，以克/立方厘米表示密度。走进大多数工厂，若人们称量零件，记录单位通常是

克；查阅数据表中的材料密度时，单位也多为克/立方厘米。因此，我们特意倒退至使用立方英寸而非立方厘米的流动单位实在令人费解。试想若

某天突然以磅/立方英寸标注聚乙烯密度，0.955密度的高密度聚乙烯将变成26.437 HDPE，这会造成多大混乱。将立方英寸/10分钟转换为立方厘

米/10分钟只需乘以16.4。

若材料供应商同时提供MFR和MVR数据，经转换后您会发现数值相近但通常不完全相同。两者的比值（MFR除以MVR）即为材料的熔体密度

（克/立方厘米）。这是重要参数，因其不同于数据表通常提供的固态密度。

例如未填充未着色的聚碳酸酯固态密度为1.20克/立方厘米，而其熔体密度为1.08克/立方厘米，相当于固态密度的90%。该值具有实际意义：

首先熔体密度是流动模拟软件的属性输入参数；其次也是确定注塑机注射单元容量的重要转换系数。业内许多人都知道射料量是以通用聚苯

乙烯（PS）为基准表示的。

但从PS转换到聚乙烯（PE）时，人们往往直接乘以数据表提供的密度比值——于是30盎司的料筒被认为可容纳27.5盎司0.955 HDPE。但这些

都是固态密度，而聚合物在料筒内并非固态（至少我们希望如此）。HDPE的熔体密度仅为固态密度的80%，因此实际HDPE容量应略低于24.5

盎司。

采用MVR有合理依据：其一流变学所有包含流速的方程都使用体积流速而非质量流速；其二更实际的原因是，MFR（ISO标准称为熔体质量流

动速率）未校正材料密度，因而扭曲了材料流经仪器的真实速率。密度较高的材料仅因收集物更重而显得流动更快。

以两种聚碳酸酯为例：白色与黑色。白色颜料可能采用二氧化钛（密度是聚合物的三倍以上），若添加量为4%，会使最终复合物密度提高约

10%；黑色颜料可能使用炭黑（密度与聚合物基本相同），故不影响最终复合物密度。MFR测试显示白色材料数值高出10%，看似表明其平均

分子量较低，但若采用MVR评估，两者实际完全相同。

对于熔体密度为1克/立方厘米的材料，MVR与MFR数值相同，但这种情况极为罕见。因此若某供应商只标注MFR而另一家只标注MVR，必须知

悉聚合物熔体密度才能进行转换。

幸运的是，采用特定方法进行MFR测试时可获得该参数：强制材料通过模孔的活塞上有两条精确间距1英寸（2.54厘米）的刻线。可设置仪器

在活塞行程到达第一条刻线时开始测试，到达第二条刻线时结束。由于料筒直径严格规定为0.95504±0.00254厘米，可计算出此位移对应的

体积为1.819立方厘米。

通过称量此位移期间通过模孔的挤出物重量，即可计算任何材料的熔体密度。例如未填充未着色的PC熔体密度为1.08克/立方厘米，则1英寸

行程置换的材料质量应为1.965克（需考虑孔径实际尺寸和操作员测试精度带来的微小偏差）。

本系列历时九个月深入探讨MFR测试，最后还需审视该方法的局限性。多年来业界尝试了多种改进方案，部分未获推广，另一些仍处于早期

开发阶段，但在拓展聚合物流动实践认知方面展现出巨大潜力。我们将在本系列终篇中详述这些内容。