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流變儀儀器結構測量夾具旋轉流變測試模式旋轉測試振蕩測試蠕變及回復應力松弛流變測試應用實例分子量及其分布表征相分離表征聚合物材料特征流動現(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，試問哪個液面下降快？爬桿與Weissenberg效應 擠出脹大與Barus效應無管虹吸流變學研究物質流動和變形的科學“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管流變儀、旋轉流變儀和拉伸流變儀等。旋轉流變測量原理之簡單剪切簡單剪切變形測黏流動在兩個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，流體在曳引作用下流動 /旋轉流變測量原理之小振幅振蕩剪切一板固定，另一板來回運動，兩板間的流體發(fā)生振蕩剪切變形。 ba/0應變振幅 )sin(0tt實時形變小振幅振蕩剪切的數(shù)學處理對材料施加一個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，那么響應的應力也是正弦的，可以寫為 ttsin)(0 ttsin0小振幅振蕩剪切的數(shù)學處理 ttttttratestrainwithphaseincos

3、sinsincossincoscossinsin0strainwithphasein0000 ）（）viscousGelasticGttt( cossinsincos00000動態(tài)模量G 為彈性模量，又稱為儲能模量，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。損耗模量對儲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態(tài)（儲能、損耗）模量對溫度、頻率等的變化。 / tanGG小振幅振蕩剪切的各參量旋轉流變儀儀器結構旋轉流變儀一般是通過一對夾具的相對運動來驅動樣品的變形或流動。根據(jù)結構設計不同，分為應力控制型和應變控制型TA Instruments流變儀應力

4、控制型AR系列應變控制型ARES系列測試夾具（轉子）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 鋼同軸圓筒當內、外筒間隙很小時，同軸圓筒間產(chǎn)生的流動可以近似為簡單剪切流動，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測量中使用最多的夾具，其優(yōu)點主要在于剪切速率沒有徑向依賴，即整個測試流場內恒定。平行板平行板結構也主要用來測量熔體流變性能。對于直徑為25 mm的錐板，經(jīng)常使用的間隙為1-2 mm；對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。 旋轉流變測試模式旋轉（流動）測試 穩(wěn)態(tài)速率掃描流動曲線獲取階梯式地施加不同的剪切速率，記錄達到穩(wěn)態(tài)時的剪切應力和黏度。 shear ratetime旋轉（流動）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)應力響應。 shear ratetime旋轉（流動）測試階躍速率（恒定速率測試，瞬態(tài)測試）對樣品階躍地施加一個恒定的剪切速率，記錄剪切應力隨時間的變化。 旋轉（流動）測試溫度斜坡恒定剪切速率下線性升高或降低溫度，記錄剪切應力或黏度對溫度的變化。 shear ratetime

6、 temperature20406080100120101001000Viscosity (Pa)Temperature (oC)振蕩（動態(tài)）測試振幅掃描測試過程中固定溫度和頻率，逐步增加應力或應變的振幅，記錄動態(tài)模量對振幅的變化。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)的應變或應力的振幅，逐步增加振蕩頻率，記錄動態(tài)模量對頻率的變化。 Strain or StressTime振蕩（動態(tài)）測試溫度斜坡測試過程中固定頻率和線性黏彈區(qū)的應變或應力的振幅，程序控制溫度，記錄動

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