1、第四章 流变性能测定本章主要内容 : 4.1 引言 4.2 毛细管流变仪 4.3 转矩流变仪 4.4 熔融指数测量仪 4.5 其它流变仪 4.6 拉伸粘度测试4.1引言4.1.1 流变测量的目的：（ 1） 物料的流变学表征。为材料设计、配方设计、工艺设计提供基础数据。（ 2） 工程的流变学研究和设计 。借助流变测量研究聚合反应工程、高分子加工工程及加工设备与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关系，为完成设备与模具 CAD设计提供可靠的定量依据。（ 3） 检验和指导流变本构方程理论的发展 。通过流变测量，获得材料真实的粘弹性变化规律及与材料结构参数间的
2、内在联系，检验本构方程的优劣。4.1.2 流变测量仪器分类： 毛细管流变仪 : 根据测量原理不同可分为恒速型和恒压型两种。 转子型流变仪 : 根据转子几何构造不同又分为锥板型、平行板型、同轴圆筒型等。橡胶工业常用的门尼粘度计为一种改造的转子型流变仪。 转矩流变仪 : 带有一种小型密炼器和小型螺杆挤出机及口模，优点在于测量过程与实际加工过程相似，测量结果更具工程意义，常见有 Brabender公司和 Haake公司生产的塑性计。 振荡型流变仪 : 用于测量小振幅下的动态力学性能，结构同转子型流变仪，只是转子作小振幅的正弦振荡。 按物料的形变历史，即按运动的时间依赖性分，有：稳态流变实验 ，材料内
3、部的应力、温度、剪切速率为常数，不随时间变化。动态流变实验 ，材料内部的应力，应变场发生交替变化，一般要求振幅要小，变化以正弦规律进行。瞬态流变实验 ，材料内部的应力，应变发生阶跃变化，即相当于一个突然的起始流动或终止流动。 根据物料的流动形式分：有 剪切流动，拉伸流动q Classification of Flow Geometries(a) Shear(b) ElongationCone-and-PlateConcentric Cylinder Parallel PlatesCapillaryMoving ClampsPressure Flow:Drag Flows:q Typical S
4、hear/Elongation Rate Range & Concentration Regimes for Each GeometriesHomogeneousdeformation:*Nonhomogeneousdeformation: Parallel Plates(a) Shear(b) ElongationCapillaryCone-and-Plate Concentric CylinderConcentrated Regime Dilute RegimeFor Melts & High-Viscosity SolutionsMoving clamps*Stress and stra
5、in are independent of position throughout the sample4.2 毛细管流变仪1. The capillary rheometer (or viscometer) is the most common device for measuring viscosity.2. Gravity, compressed gas or a piston is used to generate pressure on the test fluid in a reservoir.3. A capillary tube of radius R and length L
6、 is connected to the bottom of the reservoir.4. Pressure drop and flow rate through this tube are used to determine viscosity1) 毛细管流变仪装料比较容易。由于多数聚合物熔体都太粘甚至在高温时也很难注入，所以这一优点很重要；2) 测试的温度和切变速率容易调节；3) 切变速率及流动时流线的几何形状与挤出、注模时实际条件相似；4) 除测量粘度外，还能从挤出胀大的数据中粗略估计聚合物的弹性；5) 这种仪器还可用来研究挤出物表面织构及聚合物熔体破裂的现象；6）分为恒应力型和恒速率型。1、基本构造核心部分是一套 毛细管 ，具有不同的长径比（通常 L/D=10/1， 20/1，30/1， 40/1等），料筒周围是恒温加热套 ,内有电热丝。料筒内物料的上部为液压驱动的活塞，物料经加热变为熔体后，在柱塞压作用下，强迫从毛细管挤出，由此测量物料的粘弹性。根据测量原理的不同，毛细管流变仪分为 恒速型 和 恒压型 两类，恒速型仪器预置柱塞下压速度为恒定，待测定的量为毛细管两端压差，恒压型仪器预置柱塞前进压力为恒定，待测量为物料的挤出速度即流量。
