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,这种方法比较早是由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。
原料供应商使用流变仪来测量聚合物熔体的粘弹性是一件相当普通的事情,现在越来越多的塑料混合商也开始使用它。利用流变仪可评估树脂在常规质量管理下的可加工性,或将其用作研发工具,决定在某一生产条件或应用条件下使用哪种材料可以。
流变仪广泛使用的原因之一是它们的价格日渐便宜,这一现象的发生部分归因于电脑的采用使流变仪性价比越来越高。过去经常使用的流变仪,现在不用$40000就能买到。据报道,较新式流变仪具有更好的精确度,并附带软件和硬件,可以扩大测试范围。
一般说来,流变仪主要有三种类型:毛细管流变仪、扭矩式流变仪和动态旋转式流变仪。三种类型分别适用于不同的目的。如果要寻找一台精密的熔融指数仪,那么可以考虑使用毛细管流变仪。一般的熔融指数仪测量的只是剪切速率/黏度曲线上的一点,只能对材料的流动性或平均分子量进行粗略的评估,而毛细管流变仪能到出曲线上的多个点,可以为注射成型或挤出成型等高剪切状态提供更为真实的信息。初级毛细管流变仪的售价从$30000 到 $45000不等,高级的质检设备售价高达$100000。在线式毛细管流变仪黏度测量在材料通过挤出机时进行。它们一般费用为$100000到$150000,但也有几家公司以$50000左右的价格引进了这种设备。
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