高分子流变学

合肥工业大学化工学院22）；）；第三章流变学测量目录n第二节毛细管流变仪n第三节双转子转矩流变仪n第四节旋转流变仪分、结构及测试条件的关系，为材料设计、配方设计、工艺设计提供基础数据，控制、达到期望的加工流动性和主要物理加工工程及加工设备、模具设计制造中的流场及温度场分布，确定工艺参数，研究极限流动条件及其与工艺过程的关系，为实现工程优化，完成设备与模具CAD设计提科学的，经得起验证的。律及与材料结构参数的内在联系，检验本①理论上，要建立各种边界条件下的可测之变量（如压力、扭矩、转速、频率、线速度、流量、温度等）与描述材料流变性质但又不能直接测量的物理量（如应力、应变、应变速率、粘度、模量、法向应力差系数等）间的恰当联系，分析各种流变测量实验的科学意义，估计引入的误差。②实验技术上，要能够完成很宽的粘弹性变化范围内（往往跨越几个乃至十几个数量级的变化范围），针对从稀溶液到熔体等不同高分子状态的体系的粘弹性测量，并使测得的量值尽可能准确地反映体系真实的流变特性和工程的实际条件。这两项任务都是相当艰巨的。n根据测量原理不同又可分为恒速型（测压力）和恒压力型（测流速）两种。通常的高压毛细管流变仪多为恒速型；塑料工业中常用的熔融指数仪属恒压力型毛细管流变仪的一种。②转子型流变仪n根据转子几何构造的不同又分为锥—板型、平行板型（板—板型）、同轴圆筒型等。橡胶工业中常用的门尼粘度计可归为一种改造的转子型流变仪。n实际上是一种组合式转矩测量仪。除主机外，带有一种小型密炼器和小型螺杆挤出机及各种口模。优点在于其测量过程与实际加工过程相仿，测量结果更具工程意义。常见的有Brabender公司和Haake公司生产的塑性计。n用于测量小振幅下的动态力学性能，其结构同转子型流变仪。只是通过改造控制系统，使其转子不是沿一个方向旋转，而是作小振幅的正弦振荡。所谓的器已基本定型；而拉伸流场的实验因其复杂性尚未完全定型，研究者往往自行设计第二节毛细管流变仪单，测量准确，测量范围广阔10单，测量准确，测量范围广阔10-料的剪切粘度，还可通过对挤出行为的研第二节毛细管流变仪1225353441、压力及速度传感器，2、活塞，3、料筒及加热元件，4、毛细管，5、物料δδδδδδdd0-x0以后为充分发展析析2n同样，还是先求圆管内流体的线速度分布，再求体积流量，最后求出剪切速率的n但与上一章牛顿流体计算方法有所不同：即n与牛顿流体有了很大不同，曲线形式与n值有关，如图所示。进一步，我们对线速度分布式进行积分可以对比剪切速率与体积流量表达式，可知为“表观剪切速率”。则幂律流体在管壁处的真实剪切速率为则幂律流体在管壁处的真实剪切速率为对于假塑性非牛顿流体，n<1，所以并可以得出′′..w“真实剪切速率”大于“表观剪切速率”3.剪切速率的一般推导过程复杂。为此重新考虑体积流量积分，但不整理得到此式称此式称Rabinowich-Mooney公式，用于计算非牛顿型流体流经毛细管时，在毛细管算得到诸如剪切应力、剪切速率等未知且nn那么毛细管管壁处的剪切应力就等于n式中，D为毛细管直径，而R为毛细管半n这里我们首先来看体积流量VT1（mm/min）12520载荷（Kg）36.353.783.1239.7图图4-4毛细管中流体的流动示意该压力损失是粘弹性流体流经截面形状变化的流道时的重要特点之一，是由于物料在入口区经历了强烈的拉伸流和剪切流，储存和损耗了部分能量的结果；实验发现，在全部入口压力损失中，95%是由于弹性能储存引起的，仅5%是由于对纯粘性的牛顿型流体而言，入口压力降很小，可忽略不计。而对粘弹性流体，则必须考虑因弹性形变而导致的压力损失。计算得到的剪切应力值偏大还是偏小？3.入口损失校正分析），L0/D长径比L/D小，而剪切速率大，温度低时，入口校正不可忽视，否则不能求得入口压力降在总压力降中所占的比重n测量聚氯乙烯在不同温度和不同配方体系下的凝胶化程度，主要实验方法有示差扫描量热法（DSC法）和零长毛细管流变仪只是配用毛细管的长径比很小，一般L/D=0.4。物料通过零长毛细管的流动相当于通过毛细管入口区的流动，压力降几乎全部消耗在入口压力降上。经入口区储存弹性形变能的大小。性好，入口压力降大，反之则低。于是可以通过测量聚氯乙烯熔体的入口压力降来表征其凝胶化程度和熔融塑化程度。第二节双转子转矩流变仪驱动与测量系统驱动与测量系统螺杆挤出装置加料斗螺杆挤出装置加料斗 驱动盘图4-7螺杆式转矩式流变仪示意图4-6图4-7螺杆式转矩式流变仪示意流变仪系统n转矩流变仪是一类多功能的积木式转矩测定仪器，它主要由三部分组成：），分子材料实际加工过程；工机械结构相似，故可方便地模拟塑炼、混炼、挤出、吹膜等工艺过程，借以衡量、评价物料的加工行为，研究加工中物料结构的变化及各种因素的影响，特别适宜于配方和工艺条件的优选。模，用于挤带状物；扁平口模，用于挤片状物；狭缝毛细管口模，用于测量物料粘度；Garvey口模，截面形状如半个轮胎胎冠测试，评价混炼橡胶的挤出特性。LMVFSOD3.1聚合物流变性能的研究3.2原材料的检验))④加料顺序对混炼过程能量消耗的影响n旋转流变仪包括很多种类，其中也包括我们曾经讲述过的同轴圆筒式旋转粘度计。n这里我们将了解锥板式流变仪（Weissenberg流变仪）和门尼粘度计的工作原理。第三节旋转流变仪第三节旋转流变仪一.锥板流变仪结构 cω构 cω），-板间液体的流动可近似视为两板图图4-9锥板流变仪结构示意n方法为：首先采用传感器测量作用在锥（或板）上的总应力张量的法向应力分量Tθθ的分布，并计算垂直于锥（或板）的总n式中Tθθ为总应力张量的法向应力分量，其中含有各向同性压力分量－p0（即环境大气压）和偏应力张量的法向应力分量σθθ,F′