流變性能測試

1、流變性能測試Rheometry流變性能測試流變測試原理簡單剪切小振幅振蕩剪切旋轉(zhuǎn)流變儀儀器結(jié)構(gòu)測量夾具旋轉(zhuǎn)流變測試模式旋轉(zhuǎn)測試振蕩測試蠕變及回復(fù)應(yīng)力松弛流變測試應(yīng)用實(shí)例分子量及其分布表征相分離表征聚合物材料特征流動(dòng)現(xiàn)象管流與剪切變稀垂直雙管中分別放置低剪切速率下黏度相同的牛頓流體（例如甘油的水溶液）和高分子溶液（例如聚丙烯酰胺水溶液）。起始液面相平，打開閥門使流體流出，試問哪個(gè)液面下降快？爬桿與Weissenberg效應(yīng) 擠出脹大與Barus效應(yīng)無管虹吸流變學(xué)研究物質(zhì)流動(dòng)和變形的科學(xué)“萬物皆流，萬物皆變?！薄癟he mountains flowed before the Lord.”測量流變性

2、能的儀器測量流變性能的儀器有毛細(xì)管流變儀、旋轉(zhuǎn)流變儀和拉伸流變儀等。旋轉(zhuǎn)流變測量原理之簡單剪切簡單剪切變形測黏流動(dòng)在兩個(gè)無限大的平行板之間充滿液體，其中一板固定，另一板平行移動(dòng)，流體在曳引作用下流動(dòng) /旋轉(zhuǎn)流變測量原理之小振幅振蕩剪切一板固定，另一板來回運(yùn)動(dòng)，兩板間的流體發(fā)生振蕩剪切變形。 ba/0應(yīng)變振幅 )sin(0tt實(shí)時(shí)形變小振幅振蕩剪切的數(shù)學(xué)處理對(duì)材料施加一個(gè)正弦形變刺激其中式中 0 為振幅， 為頻率如果該振幅位于材料的線性黏彈區(qū)內(nèi)，那么響應(yīng)的應(yīng)力也是正弦的，可以寫為 ttsin)(0 ttsin0小振幅振蕩剪切的數(shù)學(xué)處理 ttttttratestrainwithphaseincos

3、sinsincossincoscossinsin0strainwithphasein0000 ）（）viscousGelasticGttt( cossinsincos00000動(dòng)態(tài)模量G 為彈性模量，又稱為儲(chǔ)能模量，代表材料的彈性；G” 為黏性模量，又稱為損耗模量，代表材料的黏性。損耗模量對(duì)儲(chǔ)能模量的比值稱為損耗因子或損耗角正切，即小振幅振蕩剪切記錄的是動(dòng)態(tài)（儲(chǔ)能、損耗）模量對(duì)溫度、頻率等的變化。 / tanGG小振幅振蕩剪切的各參量旋轉(zhuǎn)流變儀儀器結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)流變儀一般是通過一對(duì)夾具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)樣品的變形或流動(dòng)。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同，分為應(yīng)力控制型和應(yīng)變控制型TA Instruments流變儀應(yīng)力

4、控制型AR系列應(yīng)變控制型ARES系列測試夾具（轉(zhuǎn)子）平行板平行板錐板錐板同心圓筒同心圓筒固體扭擺固體扭擺低黏到高黏流體低黏到高黏流體低黏流體到軟固體固體水 鋼同軸圓筒當(dāng)內(nèi)、外筒間隙很小時(shí)，同軸圓筒間產(chǎn)生的流動(dòng)可以近似為簡單剪切流動(dòng)，因此，同軸圓筒是測量中、低黏度均勻流體黏度的最佳選擇，但它不適用于聚合物熔體、糊劑和含有大顆粒的懸浮液。 錐板錐板是黏彈性流體流變學(xué)測量中使用最多的夾具，其優(yōu)點(diǎn)主要在于剪切速率沒有徑向依賴，即整個(gè)測試流場內(nèi)恒定。平行板平行板結(jié)構(gòu)也主要用來測量熔體流變性能。對(duì)于直徑為25 mm的錐板，經(jīng)常使用的間隙為1-2 mm；對(duì)于特殊用途如測試多相體系，可使用更大的間隙，以便確保

5、間距比分散粒子大很多。平行板夾具的主要缺點(diǎn)是夾具間流場不均勻的，即剪切速率沿著徑向方向線性變化。 旋轉(zhuǎn)流變測試模式旋轉(zhuǎn)（流動(dòng)）測試 穩(wěn)態(tài)速率掃描流動(dòng)曲線獲取階梯式地施加不同的剪切速率，記錄達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的剪切應(yīng)力和黏度。 shear ratetime旋轉(zhuǎn)（流動(dòng)）測試 速率斜坡（瞬態(tài)測試）觸變性測試線性增加或降低剪切速率，記錄瞬態(tài)應(yīng)力響應(yīng)。 shear ratetime旋轉(zhuǎn)（流動(dòng)）測試階躍速率（恒定速率測試，瞬態(tài)測試）對(duì)樣品階躍地施加一個(gè)恒定的剪切速率，記錄剪切應(yīng)力隨時(shí)間的變化。 旋轉(zhuǎn)（流動(dòng)）測試溫度斜坡恒定剪切速率下線性升高或降低溫度，記錄剪切應(yīng)力或黏度對(duì)溫度的變化。 shear ratetime

6、 temperature20406080100120101001000Viscosity (Pa)Temperature (oC)振蕩（動(dòng)態(tài)）測試振幅掃描測試過程中固定溫度和頻率，逐步增加應(yīng)力或應(yīng)變的振幅，記錄動(dòng)態(tài)模量對(duì)振幅的變化。振幅掃描的主要目的在于獲取材料的線性黏彈區(qū)。 Amplitude of Strain or Stress Time振蕩（動(dòng)態(tài)）測試頻率掃描測試過程中固定溫度和線性黏彈區(qū)的應(yīng)變或應(yīng)力的振幅，逐步增加振蕩頻率，記錄動(dòng)態(tài)模量對(duì)頻率的變化。 Strain or StressTime振蕩（動(dòng)態(tài)）測試溫度斜坡測試過程中固定頻率和線性黏彈區(qū)的應(yīng)變或應(yīng)力的振幅，程序控制溫度，記錄動(dòng)

7、態(tài)模量對(duì)溫度的變化。Strain or StressTime Temperature振蕩（動(dòng)態(tài)）測試時(shí)間掃描測試過程中固定溫度、頻率和線性黏彈區(qū)的應(yīng)變或應(yīng)力的振幅，記錄動(dòng)態(tài)模量隨時(shí)間的變化。時(shí)間掃描主要用于交聯(lián)（固化）、降解等過程的表征，。StrainTime蠕變與回復(fù)蠕變與回復(fù)就是先對(duì)樣品施加一段時(shí)間的一階躍應(yīng)力然后撤去，記錄應(yīng)變（或柔量）對(duì)時(shí)間的變化。 stresstime蠕變與回復(fù)純彈性和純黏性材料的蠕變行為特征蠕變與回復(fù)通過蠕變與回復(fù)可以得到零剪切黏度、平衡柔量等。應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛就是對(duì)樣品施加一階躍應(yīng)變，記錄應(yīng)力（或模量）對(duì)時(shí)間的變化。Straintime應(yīng)力松弛純彈性和純黏性材料的應(yīng)力松弛特征流變測試應(yīng)用流變測量在聚合物表征中可用測定流動(dòng)曲線、重均分子量、分子量分布、支鏈、玻璃化溫度、熔融/結(jié)晶溫度和相分離溫度等。 流變測試應(yīng)用實(shí)例之流動(dòng)曲線測定黏度的剪切速率依賴性不同流體