ISO 1628-1:2021 プラスチック—キャピラリー粘度計を使用した希薄溶液中のポリマーの粘度の測定—パート1:一般原則 | ページ 2

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

序文

ISO (国際標準化機構) は、各国の標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合です。国際規格の作成作業は、通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。 ISOと連携して、政府および非政府の国際機関もこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するすべての問題について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。

この文書の作成に使用された手順と、今後の維持のために意図された手順は、ISO/IEC 指令のPart 1 で説明されています。特に、さまざまな種類の ISO 文書に必要なさまざまな承認基準に注意する必要があります。この文書は、ISO/IEC 指令のPart 2 の編集規則に従って起草されました ( www.iso.org/directives を参照)

このドキュメントの要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、そのような特許権の一部または全部を特定する責任を負わないものとします。ドキュメントの開発中に特定された特許権の詳細は、序文および/または受信した特許宣言の ISO リストに記載されます ( www.iso.org/patents を参照)

このドキュメントで使用されている商号は、ユーザーの便宜のために提供された情報であり、保証を構成するものではありません。

規格の自発的な性質の説明、適合性評価に関連する ISO 固有の用語と表現の意味、および技術的貿易障壁 (TBT) における世界貿易機関 (WTO) の原則への ISO の準拠に関する情報については、以下を参照してください。 www.iso.org/iso/foreword.html .

この文書は、欧州標準化委員会 (CEN) 技術委員会 CEN/TC 249, プラスチックと協力して、技術委員会 ISO/TC 61, プラスチック、小委員会 SC 5, 物理化学的特性によって作成されました。 ISOとCENの協力(ウィーン協定)。

この第 4 版は、技術的に改訂された第 3 版 (ISO 1628-1:2009) を取り消して置き換えるものです。また、改正 1 ISO 1628-1:2009/Amd 1:2012 も組み込まれています。

前作からの主な変更点は以下の通り。

  • ISO 3205 (撤回) は箇条 2 から削除されました。
  • 図のキーが改訂されました。
  • 公称粘度計定数が表 1 に追加されました。

ISO 1628 シリーズのすべての部品のリストは、ISO Web サイトで見つけることができます。

1 スコープ

この文書では、希薄溶液中の有機ポリマーの還元粘度、固有粘度、およびK 値を測定するための一般的な条件を定義しています。粘度測定に適用される標準パラメータを定義します。

この文書は、個々のタイプのポリマーの溶液中の粘度を測定するための標準を開発するために使用されます。また、別の標準が存在しない溶液中のポリマーの粘度を測定および報告するためにも使用されます。

2 参考文献

以下のドキュメントは、その内容の一部またはすべてがこのドキュメントの要件を構成するように、本文で参照されています。日付のある参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。

  • ISO 3105, ガラスキャピラリー動粘度計 — 仕様および操作説明書
  • ISO 80000-1, 数量および単位 — Part 1: 一般
  • ISO 80000-4, 数量と単位 — Part 4: 力学

3 用語と定義

このドキュメントの目的のために、ISO 80000-1, ISO 80000-4, および以下に記載されている用語と定義が適用されます。

ISO と IEC は、次のアドレスで標準化に使用する用語データベースを維持しています。

3.1 液体に関する用語

3.1.1

粘度

ニュートンの式で定義された、2 つの平行な板の間でせん断される流体の特性。一方の板は、それ自体の平面内で一様な直線運動で他方に対して移動します。

mml_m1

どこ
τはせん断応力です。
nは粘度です。
mml_m2は速度勾配またはせん断速度であり、次の式で与えられます。 mml_m3 where V は一方の平面に対する他方の平面の速度であり、 z は 2 つの平面に垂直な座標です。

注記1粘度の次元はML -1 T -1である。

注記2粘度の単位はPa・sである。

注記 3実際の使用では,約 10 -3 Pa s の方が便利である。

注記 4:粘度は通常、「ニュートン粘度」を意味すると解釈されます。この場合、速度勾配に対するせん断応力の比率は一定です。高分子溶液の通常のケースである非ニュートン挙動では、比率はせん断速度によって変化します。このような比率は、対応するせん断速度での「見かけの粘度」と呼ばれることがよくあります。

3.1.2

粘度/密度比

動粘度

v

式で定義される比率

mml_m4

ここで、 ρは粘度が測定される温度での流体の密度です。

注記1動粘度の次元はL 2 T -1である。

注記2動粘度の単位はm 2 s -1である。

注記 3実際の使用では,10 -6 m 2 s -1の約数,すなわち mm 2 s -1の方が便利である。

3.2 高分子溶液に関する用語

3.2.1

相対粘度

粘度比

r

同じ温度でのポリマー溶液の粘度(指定された濃度の) ηと純粋な溶媒の粘度η0の比:

mml_m5

注記1:比率には次元がない。

3.2.2

相対粘度増分

粘度比増分と比粘度

粘度比マイナス1

mml_m6

注記1増分には次元がない。

3.2.3

粘度低下

粘度数

I

溶液中のポリマー濃度c に対する相対粘度増分の比率:

mml_m7

注記1:還元粘度の次元はL 3 M -1である。

注記2還元粘度の単位はm 3/k

注記 3:実際の使用では、10 -3 m 3/kg の約数、つまり cm 3/g がより便利であり、一般に引用される還元粘度 (粘度数) の数値はこれらの実用的な単位を使用します。

注記 4還元粘度は通常、低濃度 (5 kg/m 3未満、すなわち 0.005 g/cm 3 ) で測定されます。

3.2.4

固有粘度

対数粘度数

溶液中のポリマー濃度に対する粘度比の自然対数の比:

mml_m8

注記寸法及び単位は 3.2.3 と同じである。

注記 2固有粘度は通常、低濃度 (5 kg/m 3未満、すなわち 0.005 g/cm 3 ) で測定されます。

3.2.5

固有粘度

極限粘度数

[η]

無限希釈における還元粘度又は 固有粘度(3.2.4) の限界値:

mml_m9

注記寸法及び単位は 3.2.3 と同じである。

注記 2: 3.2.1 から 3.2.5 で定義された関数に対するせん断速度の影響は無視されています。これは、この影響が還元粘度、固有粘度、固有粘度の値が 0.5 未満の場合は通常無視できるためです。 m /kg、すなわち500cm /g。厳密に言えば、これらの関数はすべて、せん断速度の限界 (できれば無限に小さい) 値で定義できます。

3.2.6

K

一定で、ポリマー溶液の濃度とは無関係であり、ポリマーサンプルに固有であり、平均重合度の尺度です。

K 値=1000k

注記 1 H. Fikenscher [ 1] によると、 k は次のように計算されます。

mml_m10

したがって

mml_m11

どこ
mml_m12は粘度比です (3.2.1 を参照)
cは、10 3 kg/m 3単位の濃度、つまり g/cm 3です。
注記2極限粘度数 [ η ] kk から計算できる:

mml_m13

参考文献

1フィケンチャー H.、セルロース化学、13, pp. 58‑64 (1932)
2Onyon PF, 「ポリマー特性評価のテクニック」、アレン PW 編、バターワース、ロンドン、1959 年
3Cragg LH, Van Oene H.、Can. J.Chem., 39, 203 (1961)
4Passaglia E, Young JT, Wegemer NJ, J. Polymer Sci., 47, 333 (1960)
5ローマンダー U.、マクロモル。 Chem. 72, 159 (1964)
6Krigbaum WR, Flory PJ, J. Polymer Sci., 11, 37 (1953)
7Cragg LH, Stones RH, Dumitru TE, J. Polymer Sci.、13, 167 (1954)
8Merrill EW, Mickley HS, Ram A, Perkinson G Trans. Soc.レオル。 , 5 , 237 (1961) および 6 , 119 (1962)
9ASTM D 446, ガラスキャピラリー動粘度計の標準仕様および操作説明書
10BS 188, 液体の粘度の測定方法

Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives ).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents ).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html .

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 5, Physical-chemical properties, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 249, Plastics, in accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).

This fourth edition cancels and replaces the third edition (ISO 1628-1:2009), which has been technically revised. It also incorporates the Amendment 1 ISO 1628-1:2009/Amd 1:2012.

The main changes compared to the previous edition are as follows:

  • ISO 3205 (withdrawn) has been deleted from Clause 2;
  • the figure keys have been revised;
  • nominal viscometer constant has been added to Table 1;

A list of all parts in the ISO 1628 series can be found on the ISO website.

1 Scope

This document defines the general conditions for the determination of the reduced viscosity, intrinsic viscosity and K‑value of organic polymers in dilute solution. It defines the standard parameters that are applied to viscosity measurement.

This document is used to develop standards for measuring the viscosities in solution of individual types of polymer. It is also used to measure and report the viscosities of polymers in solution for which no separate standards exist.

2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

  • ISO 3105, Glass capillary kinematic viscometers — Specifications and operating instructions
  • ISO 80000-1, Quantities and units — Part 1: General
  • ISO 80000-4, Quantities and units — Part 4: Mechanics

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 80000-1, ISO 80000-4 and the following apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

3.1 Terms related to any liquid

3.1.1

viscosity

property of a fluid sheared between two parallel plates, one of which moves relative to the other in uniform rectilinear motion in its own plane, defined by the Newton formula

mml_m1

where
τis the shear stress;
ηis the viscosity;
mml_m2is the velocity gradient or rate of shear, given by mml_m3 where V is the velocity of one plane relative to the other and z the coordinate perpendicular to the two planes.

Note 1 to entry: The dimensions of viscosity are ML−1T−1.

Note 2 to entry: The units of viscosity are Pa·s.

Note 3 to entry: For practical use, the sub-multiple 10−3 Pa·s is more convenient.

Note 4 to entry: Viscosity is usually taken to mean “Newtonian viscosity”, in which case the ratio of shearing stress to velocity gradient is constant. In non-Newtonian behaviour, which is the usual case with high-polymer solutions, the ratio varies with the shear rate. Such ratios are often called “apparent viscosities” at the corresponding shear rate.

3.1.2

viscosity/density ratio

kinematic viscosity

v

ratio defined by the formula

mml_m4

where ρ is the density of the fluid at the temperature at which the viscosity is measured

Note 1 to entry: The dimensions of kinematic viscosity are L2T−1.

Note 2 to entry: The units of kinematic viscosity are m2·s−1.

Note 3 to entry: For practical use, the sub-multiple 10−6 m2·s−1, i.e. mm2·s−1, is more convenient.

3.2 Terms related to polymer solutions

3.2.1

relative viscosity

viscosity ratio

ηr

ratio of the viscosity of the polymer solution (of stated concentration) η and the viscosity of the pure solvent η0, at the same temperature:

mml_m5

Note 1 to entry: The ratio has no dimensions.

3.2.2

relative viscosity increment

viscosity ratio increment and specific viscosity

viscosity ratio minus one

mml_m6

Note 1 to entry: The increment has no dimensions.

3.2.3

reduced viscosity

viscosity number

I

ratio of the relative viscosity increment to the polymer concentration c in the solution:

mml_m7

Note 1 to entry: The dimensions of reduced viscosity are L3M−1.

Note 2 to entry: The units of reduced viscosity are m3/kg.

Note 3 to entry: For practical use, the sub-multiple 10−3 m3/kg, i.e. cm3/g, is more convenient and the commonly quoted numerical values for reduced viscosity (viscosity number) use these practical units.

Note 4 to entry: The reduced viscosity is usually determined at low concentration (less than 5 kg/m3, i.e. 0,005 g/cm3), except in the case of polymers of low molar mass, for which higher concentrations is necessary.

3.2.4

inherent viscosity

logarithmic viscosity number

ratio of the natural logarithm of the viscosity ratio to the polymer concentration in the solution:

mml_m8

Note 1 to entry: The dimensions and units are the same as those given in 3.2.3.

Note 2 to entry: The inherent viscosity is usually determined at low concentration (less than 5 kg/m3, i.e. 0,005 g/cm3), except in the case of polymers of low molar mass, for which higher concentrations is necessary.

3.2.5

intrinsic viscosity

limiting viscosity number

[η]

limiting value of the reduced viscosity or of the inherent viscosity (3.2.4) at infinite dilution:

mml_m9

Note 1 to entry: The dimensions and units are the same as those given in 3.2.3.

Note 2 to entry: The effect of the shear rate on the functions defined in 3.2.1 to 3.2.5 has been neglected, since this effect is usually negligible for values of the reduced viscosity, inherent viscosity and intrinsic viscosity less than 0,5 m3/kg, i.e. 500 cm3/g. Strictly speaking, all these functions can be defined at the limiting (preferably infinitely small) value of the shear rate.

3.2.6

K‑value

constant, independent of the concentration of the polymer solution and peculiar to the polymer sample, which is a measure of the average degree of polymerization:

K-value=1 000 k

Note 1 to entry: According to H. Fikentscher[1], k is calculated as follows:

mml_m10

and therefore

mml_m11

where
mml_m12is the viscosity ratio (see 3.2.1);
cis the concentration, in 103 kg/m3, i.e. g/cm3.
Note 2 to entry: A limiting viscosity number [η]k can be calculated from k:

mml_m13

Bibliography

1Fikentscher H., Cellulosechemie, 13, pp. 58‑64 (1932)
2Onyon P.F., in Techniques of polymer characterisation, ed. by Allen P.W., Butterworths, London, 1959
3Cragg L.H., Van Oene H., Can. J. Chem., 39, 203 (1961)
4Passaglia E., Young J.T., Wegemer N.J., J. Polymer Sci., 47, 333 (1960)
5Lohmander U., Makromol. Chem. 72, 159 (1964)
6Krigbaum W.R., Flory P.J., J. Polymer Sci., 11, 37 (1953)
7Cragg L.H., Stones R.H., Dumitru T.E., J. Polymer Sci., 13, 167 (1954)
8Merril E.W., Mickley H.S., Ram A., Perkinson G., Trans. Soc. Rheol., 5 , 237 (1961) and 6 , 119 (1962)
9ASTM D 446, Standard Specifications and Operating Instructions for Glass Capillary Kinematic Viscometers
10BS 188, Methods for determination of the viscosity of liquids