聚乙烯是一種常用于包裝行業（塑料袋或包裝膜）的部分結晶熱塑性聚合物。聚乙烯以不同的結構形式存在，主要區別在于其分支結構。沿主鏈的分支程度決定了它的機械性能。分支結構還可以影響聚乙烯的熔體黏度，通常長側鏈越多黏度就越高。

聚乙烯熔體通常可以通過小振幅振蕩剪切（SAOS）來表征黏度。然而，諸如吹塑或纖維紡絲等許多技術工藝主要是拉伸形變，而不是剪切形變。測量聚合物熔體的拉伸特性不僅能為優化加工工藝提供重要信息，而且還有利于建立結構-性能關系。拉伸試驗的主要目標之一是探究材料的應變硬化特性。換言之，拉伸黏度隨著所施加拉伸應變速率的增加而升高。這種應變硬化主要由長支鏈支配，通常支化度越高，拉伸黏度增加越顯著。

本應用介紹并討論了利用HAAKE MARS流變儀和SER拉伸工具，對高支化低密度聚乙烯（LDPE）和弱支化高密度聚乙烯（HDPE）拉伸試驗的結果。

測試儀器

Thermo Scientific^™ HAAKE^™ MARS^™流變儀、輻射對流爐溫控、SER拉伸工具

如圖1所示，測試是基于兩個反向旋轉的回繞筒，矩形試樣被夾持裝置固定在回繞筒上。兩個回繞筒以相同的速度反向旋轉，施加一個單軸形變的拉伸場。除了測量拉伸黏度外，SER工具還可用于固體拉伸試驗、撕裂和剝離試驗，以及摩擦試驗。

試驗是在0.01 s^-1、0.05 s^-1、0.1 s^-1、0.5 s^-1、1.0 s^-1和5.0 s^-1的拉伸應變速率下測試。圖2為拉伸黏度η_E與試驗時間關系圖，顯示了在不同拉伸應變速率下，對HDPE進行若干次拉伸試驗的結果，其值為3倍（特魯頓比值）的剪切黏度。瞬態剪切黏度通過使用錐板轉子的旋轉試驗獲得的。

如圖2所示，線性HDPE與線性黏彈性響應相比無任何偏差，因此即使在最高拉伸應變速率下，也不存在應變硬化。說明主鏈的分支即使存在也很小且不足以影響結果。與此相反，LDPE表現出拉伸黏度與線性黏彈性響應有明顯偏差以及強烈的應變硬化效應，如圖3所示。隨著拉伸速率的降低，LDPE的發生應變硬化需要更長的試驗時間。

總結

賽默飛HAAKE MARS旋轉流變儀通過配置SER拉伸工具可對聚合物進行拉伸試驗。通過拉伸試驗可以探究材料的應變硬化特性，利用此特性可以有效鑒定聚合物的支化結構，進而為某些加工工藝（如吹塑或薄膜生產）建模。此外，拉伸黏度還可用于試樣鑒別，進而用于質量控制。