流变仪的基本应用和原理.pptVIP

沿轴线方向剪切应力根据第二法向应力差定义在盘间流体的边界上，内压等于大气压，有可近似视第一法向应力差为§6.2旋转流变仪§6.2.4同轴圆筒一基本结构◆是最早用于测量粘度的旋转流变仪；◆由两个半径分别为R和kR的内、外筒组成,k1；◆内筒静止,外筒以角速度Ω旋转；◆适用于中、低粘度均匀流体测量,不适用于高粘度、糊剂和含有大颗粒的悬浮液当内外筒间距很小,k0.97时,筒间的流场可以近似为简单稳定剪切流动,其剪切速率可看作常数。§6.2旋转流变仪二粘度测量在粘度测量时,内筒静止,外筒以角速度Ω旋转,假设流动为稳态、等温的流动,并忽略末端效应,即切向速度为唯一非零的速度分量,且只是径向位置的函数。忽略重力和流体静压力§6.2旋转流变仪当内外筒间距很小,k0.97时,筒间流场可以近似为简单稳定剪切流动,其剪切速率可看作常数,可得到流体的粘度。当同轴圆筒间距不是很小时,筒间流场的剪切速率就会发生变化,根据非牛顿粘度的定义,粘度可以分别用内筒壁上的剪切速率和外筒壁上的剪切速率来确定。§6.1毛细管流变仪§6.1.4出口区的流动行为在毛细管出口区,粘弹性高聚物流体所表现出的特殊流动行为,主要是挤出胀大现象和出口压力降不为零。一、挤出胀大现象从口模中被挤出的高聚物熔体断面积远比口模断面积大的现象挤出胀大的定量表述:挤出胀大的原因:熔体在流动期间存在可回复的弹性变形(1)高聚物熔体在入口区经受剧烈的拉伸形变,贮存了弹性能,这种弹性形变在物料经过毛细管时仅得到部分松弛,流出口模后将继续松弛。(2)物料在毛细管内流动时,大分子链在剪切流场作用下发生拉伸和取向,这部分弹性形变也将在挤出后得到松弛。§6.1毛细管流变仪挤出胀大的影响因素挤出胀大的影响因素(6)口模长径比(2)高聚物的结构(3)剪切速率(5)剪切应力(4)温度(7)在口模内停留时间(8)口模入口的几何结构(1)高聚物的品种PE、PP、PS§6.1毛细管流变仪(1)高聚物的品种和结构(1)线形柔顺性链分子,内旋转位阻低,松弛时间短,挤出胀大效应较弱(如天然橡胶的胀大比低于丁苯、氯丁、丁腈橡胶)。(2)分子量、分子量分布和长链支化度；(3)增塑剂减小挤出胀大比；(4)填充补强剂降低挤出胀大比。§6.1毛细管流变仪(3)当口模的长径比一定时，挤出胀大比B随剪切速率↗而↗，并在发生熔体破裂的临界剪切速率之前有个最大值，而后的B值则↘。(4)在低于临界的剪切速率下，挤出胀大比B随温度↗而↘，但最大胀大比随温度↗而↗。有些特殊材料如PVC，其膨胀比B，随温度↗而↗。§6.1毛细管流变仪(5)在低于发生熔体破裂的临界剪切应力之下，胀大比B随剪切应力τ的↗而↗。在高于时B值则↘。但在低于的很小剪切应力时，胀大比B与温度无关。§6.1毛细管流变仪(6)剪切速率恒定时,挤出胀大比B随口模长径比L/D的↗而↘。在L/D超过某一数值时B为常数。§6.1毛细管流变仪(7)挤出胀大随熔体在口模内停留时间呈指数关系↘。原因:在停留期间每个体积单元的弹性变形得到逐渐恢复，使正应力有效减小。挤出胀大↘是典型的松弛现象。若t为通过口模所需时间,则挤出胀大可表述为§6.1毛细管流变仪(8)挤出胀大与DR/D.口模入口几何结构的关系。实验测得平板形、截锥形和圆筒形入口，在一定剪切速率下的B-(L/R)关系，三者重合为一条曲线。PE挤出胀大比与DR/D比值的关系§6.1毛细管流变仪二、出口压力降不为零与挤出胀大现象直接关联的是粘弹性流体在毛细管出口处压力降(ΔPex)不为零,这两者实质上均是粘弹性流体在毛细管出口处仍具有剩余可恢复弹性能的表现。?挤出胀大比B的测量:直接照相、激光扫描或淬冷定型等直接测量,误差较大在于挤出物完全松弛的位置不易确定；挤出物直径易受重力作用而变细。?出口压力ΔPex的测定:窄缝式毛细管,毛细管上的压力梯度由压力传感器直接测量,而后外推得到出口处压力。一切影响挤出胀大比的因素也均以同样规律影响ΔPex的变化。由于挤出胀大比是粘弹性材料在流动条件下弹性大小的体现,因此将挤出胀大比和出口压力的测量与法向应力差函数相互联系才更有实际意义。§6.1毛细管流变仪§6.1.5基本应