流变仪用于测定聚合物熔体,聚合物溶液、悬浮液、乳液、涂料、油墨和食品等流变性质的仪器。
流变学测量是观察高分子材料内部结构的窗口;
通过高分子材料,诸如塑料、橡胶、树脂中不同尺度分子链的响应;
可以表征高分子材料的分子量和分子量分布,能快速、简便、有效地进行原材料、中间产品和最终产品的质量检测和质量控制。
毛细管流变仪主要用于高聚物材料熔体流变性能的测试;
工作原理是,物料在电加热的料桶里被加热熔融,料桶的下部安装有一定规格的毛细管口模(有不同直径 0.25~2mm和不同长度的0.25~40mm);
温度稳定后,料桶上部的料杆在驱动马达的带动下以一定的速度或以一定规律变化的速度把物料从毛细管口模种挤出来。
在挤出的过程中,可以测量出毛细管口模入口出的压力,在结合已知的速度参数、口模和料桶参数、以及流变学模型;
从而计算出在不同剪切速率下熔体的剪切粘度。
界面流变仪
这种流变仪有振荡液滴、振荡剪切等几种原理,是流变测试中最难以准确实现的一个领域,还没有一种特别好而又通用的方法。
典型的界面流变仪主要有锥板式、平行板式、同轴圆筒式和毛细管式。
(1)锥板式为精密流变仪,可测多种材料函数,适用于较高黏度的高分子溶液和熔体。
(2)平行板式为锥板式的附件,作为补充适于较黏高分子溶液熔体和多相体系。
(3)同轴圆筒式为便易黏度计,适合低黏、低弹性流体。
毛细管式适合于宽范围表观黏度测定(尤其适于高速、高黏流体),剪切速率及流动时的流线,几何形状与挤出注模时的实际条件相似。
可精确测量材料的黏度、弹性和流变特性。
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流变仪即用于测定聚合物熔体、聚合物溶液、悬浮液、乳液、涂料、油墨和食品等流变性质的仪器。
分为旋转流变仪、毛细管流变仪、转矩流变仪和界面流变仪。
旋转流变仪是现代流变仪中的重要组成部分,它们依靠旋转运动来产生简单剪切流动,可以用来快速确定材料的粘性、弹性等各方面的流变性能。
旋转流变仪一般是通过一对夹具的相对运动来产生流动。引入流动的方法有两种:
一种是驱动一个夹具,测量产生的力矩,这种方法较早是由Couette在1888年提出的,也称为应变控制型,即控制施加的应变,测量产生的应力;
另一种是施加一定的力矩,测量产生的旋转速度,它是由Searle于1912年提出的,也称为应力控制型,即控制施加的应力,测量产生的应变。
对于应变控制型流变仪,一般有两种施加应变及测量相应的应力的方法:
一种是驱动一个夹具,并在同一夹具上测量应力,应用这种方法的流变仪有Haake,Conraves,Ferranti-Shirley和Brookfield流变仪;
而另一种是驱动一个夹具,在另一个夹具上测量应力,应用这种方法的流变仪包括Weissenberg和Rheometrics流变仪。
对于应力控制型流变仪,一般是将力矩施加于一个夹具,并测量同一夹具的旋转速度。
在Searle最初的设计中,施加力矩是通过重物和滑轮来实现的。现代的设备多采用电子拖曳马达来产生力矩。
用途:
1、对材料结构的表征,包括:对聚合物分子量和分子量分布的定性和定量分析,以及对聚合物的支化性能、填充性能、拉伸性能和玻璃化转变温度等的分析。
2、模拟聚合物的加工条件,评定聚合物的加工性能。通过对加工过程的分析,以正确选择加工工艺条件并指导配方设计。
3、对原材料、半成品和成品的性能做出评价。