研究黏彈行為的實(shí)驗(yàn)方法

1、研究黏彈行為的實(shí)驗(yàn)方法什么是粘彈性？什么是粘彈性？ 聚合物在加工過(guò)程中通常是從固體變?yōu)橐后w（熔融聚合物在加工過(guò)程中通常是從固體變?yōu)橐后w（熔融和流動(dòng)），再?gòu)囊后w變固體（冷卻和硬化），所以加工和流動(dòng)），再?gòu)囊后w變固體（冷卻和硬化），所以加工過(guò)程中聚合物于不同條件下會(huì)分別表現(xiàn)出固體和液體的過(guò)程中聚合物于不同條件下會(huì)分別表現(xiàn)出固體和液體的性質(zhì)，即表現(xiàn)出性質(zhì)，即表現(xiàn)出彈性和粘性彈性和粘性。但是由于聚合物大分子的。但是由于聚合物大分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和大分子運(yùn)動(dòng)的逐步性質(zhì)，聚合物的形變和流長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和大分子運(yùn)動(dòng)的逐步性質(zhì)，聚合物的形變和流動(dòng)不可能是純彈性和純粘性的，動(dòng)不可能是純彈性和純粘性的，塑料對(duì)應(yīng)力的響應(yīng)兼有

2、塑料對(duì)應(yīng)力的響應(yīng)兼有彈性固體和粘性流體的雙重特性稱粘彈性。彈性固體和粘性流體的雙重特性稱粘彈性。 粘彈性的三種表現(xiàn)粘彈性的三種表現(xiàn) 彈性彈性材料恢復(fù)形變的能力，與時(shí)間無(wú)關(guān)。材料恢復(fù)形變的能力，與時(shí)間無(wú)關(guān)。 粘性粘性阻礙材料產(chǎn)生形變的特性與時(shí)間相關(guān)。阻礙材料產(chǎn)生形變的特性與時(shí)間相關(guān)。 粘彈性粘彈性材料既有彈性，又有粘性。材料既有彈性，又有粘性。表征黏彈行為的方法表征黏彈行為的方法表征材料黏彈行為的主要方法有五種類型，每種表征材料黏彈行為的主要方法有五種類型，每種方法具有一定的測(cè)量方法具有一定的測(cè)量頻率頻率范圍范圍: :蠕變和應(yīng)力松弛測(cè)定蠕變和應(yīng)力松弛測(cè)定 : : 1010104 4 HzHz瞬態(tài)

3、測(cè)量瞬態(tài)測(cè)量瞬態(tài)測(cè)量包括蠕變和應(yīng)力松弛，屬靜態(tài)黏彈性試驗(yàn)。 蠕變儀蠕變儀蠕變?cè)囼?yàn)是在恒溫，恒定負(fù)荷恒溫，恒定負(fù)荷的條件下檢測(cè)試樣的應(yīng)變隨時(shí)間的變化。測(cè)試時(shí)，試樣夾與上下夾具上，受到下夾具和負(fù)荷的拉力，產(chǎn)生蠕變。線性位移傳感器與試樣串聯(lián)，該傳感器是由一個(gè)帶有鐵芯的差動(dòng)變壓器構(gòu)成。位移作為時(shí)間函數(shù)通過(guò)記錄儀或計(jì)算機(jī)記錄。試樣可以被流體包圍，以變化其測(cè)量溫度。 應(yīng)力松弛儀應(yīng)力松弛儀 應(yīng)力松弛試驗(yàn)是在應(yīng)力松弛試驗(yàn)是在恒溫，恒定應(yīng)變恒溫，恒定應(yīng)變的條件下測(cè)量試樣應(yīng)力隨時(shí)間的變的條件下測(cè)量試樣應(yīng)力隨時(shí)間的變化。應(yīng)力松弛儀是利用模量比試樣化。應(yīng)力松弛儀是利用模量比試樣大得多的彈簧片，通過(guò)其位置改變大得多的彈

4、簧片，通過(guò)其位置改變來(lái)測(cè)定試樣拉伸時(shí)的應(yīng)力松弛過(guò)程。來(lái)測(cè)定試樣拉伸時(shí)的應(yīng)力松弛過(guò)程。具體的說(shuō)，當(dāng)試樣被拉桿拉長(zhǎng)時(shí)，具體的說(shuō)，當(dāng)試樣被拉桿拉長(zhǎng)時(shí)，彈簧片向下彎曲；當(dāng)試樣發(fā)生應(yīng)力彈簧片向下彎曲；當(dāng)試樣發(fā)生應(yīng)力松弛時(shí)，彈簧逐漸回復(fù)原狀。利用松弛時(shí)，彈簧逐漸回復(fù)原狀。利用差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器測(cè)定彈簧片的回復(fù)形變，測(cè)定彈簧片的回復(fù)形變，然后換算成應(yīng)力。試樣的測(cè)試溫度然后換算成應(yīng)力。試樣的測(cè)試溫度也可以通過(guò)恒溫裝置來(lái)調(diào)節(jié)。也可以通過(guò)恒溫裝置來(lái)調(diào)節(jié)。動(dòng)態(tài)測(cè)量動(dòng)態(tài)測(cè)量 動(dòng)力學(xué)測(cè)試包括動(dòng)力學(xué)測(cè)試包括自由衰減法自由衰減法（如扭擺法和扭辮法）、（如扭擺法和扭辮法）、強(qiáng)迫強(qiáng)迫共振法共振法（包括振簧法和懸線法）、（包括

5、振簧法和懸線法）、強(qiáng)迫非共振法強(qiáng)迫非共振法和和聲波傳播法聲波傳播法（含聲脈沖傳播法和超聲脈沖法）。（含聲脈沖傳播法和超聲脈沖法）。扭擺法及扭擺法及扭擺扭擺儀儀 扭擺法扭擺法：測(cè)定聚合物的：測(cè)定聚合物的切切變模量變模量和和對(duì)數(shù)減量。對(duì)數(shù)減量。 原理：高聚物一端固原理：高聚物一端固 定，另一端與一個(gè)自由振定，另一端與一個(gè)自由振動(dòng)的慣性體相連接。當(dāng)由動(dòng)的慣性體相連接。當(dāng)由外力使慣性體扭轉(zhuǎn)一個(gè)角外力使慣性體扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度時(shí)，試樣受到一扭轉(zhuǎn)變度時(shí)，試樣受到一扭轉(zhuǎn)變形，外力除去后，由于試形，外力除去后，由于試樣的彈性回復(fù)力使慣性體樣的彈性回復(fù)力使慣性體開始做開始做扭轉(zhuǎn)自由振動(dòng)扭轉(zhuǎn)自由振動(dòng)，因，因此這一裝置就

6、稱為扭擺。此這一裝置就稱為扭擺。由于試樣內(nèi)部高分子的內(nèi)由于試樣內(nèi)部高分子的內(nèi)摩擦作用，振動(dòng)受到阻尼摩擦作用，振動(dòng)受到阻尼衰減，振幅隨時(shí)間增加而衰減，振幅隨時(shí)間增加而減小。減小。夾具試樣慣性棒 由于聚合物的內(nèi)耗，體系的彈性能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔駝?dòng)的振幅隨時(shí)間衰減。扭辮法2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代發(fā)明，其原理年代發(fā)明，其原理和數(shù)據(jù)處理方法均與扭擺法和數(shù)據(jù)處理方法均與扭擺法類似，扭辮法是在扭擺法基類似，扭辮法是在扭擺法基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的，同屬于礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的，同屬于自自由衰減振動(dòng)由衰減振動(dòng)。二者的主要區(qū)別在于制樣不二者的主要區(qū)別在于制樣不同，扭辮法是將聚合物溶液同，扭辮法是將聚合物溶液或熔融體浸漬在一特

7、制的辮或熔融體浸漬在一特制的辮子上進(jìn)行測(cè)試，適用于難成子上進(jìn)行測(cè)試，適用于難成型的聚合物測(cè)試，并易于做型的聚合物測(cè)試，并易于做膠狀樹脂的固化反應(yīng)研究。膠狀樹脂的固化反應(yīng)研究。 換能器下偏光片硅光電池輸出信號(hào)光源燈泡樣品辮子惰性纖維編織而成啟動(dòng)裝置實(shí)驗(yàn)時(shí)，啟動(dòng)器使辮子扭轉(zhuǎn)一定的角度，它便自由扭動(dòng)起來(lái)，帶動(dòng)換能盤轉(zhuǎn)動(dòng)使上、下偏振片間夾角周期性變化，從而使透射光強(qiáng)度發(fā)生變化，這種變化由光電池轉(zhuǎn)變成電信號(hào)后，由記錄儀記錄出與扭擺法衰減曲線相似的圖形。 動(dòng)態(tài)粘彈譜儀（Dynamic Viscoelastic Spectroscopy, DVES） 動(dòng)態(tài)粘彈譜是目前用于研動(dòng)態(tài)粘彈譜是目前用于研究聚合物的熱

8、力學(xué)性能究聚合物的熱力學(xué)性能的幾種方法中應(yīng)用最廣泛的幾種方法中應(yīng)用最廣泛的方法，自動(dòng)化程度高，的方法，自動(dòng)化程度高，靈敏度高。靈敏度高。動(dòng)態(tài)粘彈譜法是動(dòng)態(tài)粘彈譜法是非共振強(qiáng)非共振強(qiáng)迫振動(dòng)法迫振動(dòng)法。 平移器振蕩器控溫箱傳感器212動(dòng)態(tài)粘彈譜儀示意圖 1.樣品； 2.夾具 試樣在控溫箱中，兩端被夾試樣在控溫箱中，兩端被夾在夾具中，一端的夾具接振在夾具中，一端的夾具接振蕩器，另一端的夾具接傳感蕩器，另一端的夾具接傳感器。振蕩器將一定頻率的正器。振蕩器將一定頻率的正弦變化的應(yīng)力作用于試樣，弦變化的應(yīng)力作用于試樣，同時(shí)此應(yīng)變也反應(yīng)到平移器，同時(shí)此應(yīng)變也反應(yīng)到平移器，試樣產(chǎn)生的應(yīng)力則由傳感器試樣產(chǎn)生的應(yīng)力則由傳感器接收。平移器和傳感器將接接收。平移器和傳感器將接收到的應(yīng)變和應(yīng)力的變化信收到的應(yīng)變和應(yīng)力的變化信號(hào)同時(shí)輸送到信號(hào)放大器和號(hào)同時(shí)輸送到信號(hào)放大器和計(jì)算機(jī)，經(jīng)放大的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)放大的信號(hào)輸入記錄儀可繪制出記錄儀可繪制出模量溫度模量溫度、內(nèi)切角正切溫度內(nèi)切角正切溫度的關(guān)系曲的關(guān)系曲線。