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流變儀

流變儀,即用于測定聚合物熔體,聚合物溶液、懸浮液、乳液、涂料、油墨和食品等流變性質(zhì)的儀器。分為旋轉(zhuǎn)流變儀、毛細(xì)管流變儀、轉(zhuǎn)矩流變儀和界面流變儀。

  簡介

  流變儀用于測定聚合物熔體,聚合物溶液、懸浮液、乳液、涂料、油墨和食品等流變性質(zhì)的儀器。 流變學(xué)測量是觀察高分子材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的窗口,通過高分子材料,諸如塑料、橡膠、樹脂中不同尺度分子鏈的響應(yīng),可以表征高分子材料的分子量和分子量分布,能快速、簡便、有效地進(jìn)行原材料、中間產(chǎn)品和最終產(chǎn)品的質(zhì)量檢測和質(zhì)量控制。 流變測量在高聚物的分子量、分子量分布、支化度與加工性能之間構(gòu)架了一座橋梁,所以它提供了一種直接的聯(lián)系,幫助用戶進(jìn)行原料檢驗(yàn)、加工工藝設(shè)計(jì)和預(yù)測產(chǎn)品性能。

  分類

  旋轉(zhuǎn)流變儀

  A:控制應(yīng)力型: 使用最多,如德、美國、英、奧地利等國家的流變儀。其馬達(dá)大多采用異步交流馬達(dá),慣量小,特別適合于低粘度的樣品測試;另也有流變儀如美國部分公司采用永磁體直流馬達(dá),但從原理上響應(yīng)速度快,是應(yīng)力型流變儀的一種發(fā)展方向。這一類型的流變儀,采用馬達(dá)帶動夾具給樣品施加應(yīng)力,同時用光學(xué)解碼器測量產(chǎn)生的應(yīng)變或轉(zhuǎn)速,并在大扭矩測量方面不會產(chǎn)生大量的熱,不會產(chǎn)生信號漂移。

  控制應(yīng)力的流變儀由于有較大的操作空間,可以連接更多的功能附件。

  B:控制應(yīng)變型:目前美國有公司使用單純的控制應(yīng)變型流變儀,這種流變儀直流馬達(dá)安裝在底部,通過夾具給樣品施加應(yīng)變,樣品上部通過夾具連接倒扭矩傳感器上,測量產(chǎn)生的應(yīng)力;這種流變儀只能做單純的控制應(yīng)變實(shí)驗(yàn),原因是扭矩傳感器在測量扭矩時產(chǎn)生形變,需要一個再平衡的時間,因此反應(yīng)時間就比較慢,這樣就無法通過回饋循環(huán)來控制應(yīng)力。但奧地利公司則對流變儀采用其他控制系統(tǒng),保證應(yīng)變波形不受影響。

  控制應(yīng)變的流變儀由于硬件復(fù)雜,只有幾種功能附件可供選擇。

  毛細(xì)管流變儀

  毛細(xì)管流變儀主要用于高聚物材料熔體流變性能的測試;工作原理是,物料在電加熱的料桶里被加熱熔融,料桶的下部安裝有一定規(guī)格的毛細(xì)管口模(有不同直徑 0.25~2mm和不同長度的0.25~40mm),溫度穩(wěn)定后,料桶上部的料桿在驅(qū)動馬達(dá)的帶動下以一定的速度或以一定規(guī)律變化的速度把物料從毛細(xì)管口模種擠出來。在擠出的過程中,可以測量出毛細(xì)管口模入口出的壓力,在結(jié)合已知的速度參數(shù)、口模和料桶參數(shù)、以及流變學(xué)模型,從而計(jì)算出在不同剪切速率下熔體的剪切粘度。

  界面流變儀

  這種流變儀有振蕩液滴、振蕩剪切等幾種原理;是流變測試中最難以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)的一個領(lǐng)域;還沒有一種特別好而又通用的方法。

  主要有錐板式、平行板式、同軸圓筒式和毛細(xì)管式。

  錐板式為精密流變儀,可測多種材料函數(shù),適用于較高黏度的高分子溶液和熔體。

  平行板式為錐板式的附件,作為補(bǔ)充適于較黏高分子溶液熔體和多相體系。

  同軸圓筒式為便易黏度計(jì),適合低黏、低彈性流體。

  毛細(xì)管式適合于寬范圍表觀黏度測定(尤其適于高速、高黏流體),剪切速率及流動時的流線,幾何形狀與擠出注模時的實(shí)際條件相似??删_測量材料的黏度、彈性和流變特性。

  測定高聚物剪切黏度和流動性的儀器有以下幾類:落球型、轉(zhuǎn)動型(包括各種改良型門尼黏度儀),振蕩型(扭轉(zhuǎn)振動流變儀和圓盤振蕩流變儀)、混煉機(jī)型[塑性計(jì)]和毛細(xì)管擠出型(毛細(xì)管流變儀和加工性能測定儀)等。上述各種測試儀器和測定方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍,可互相補(bǔ)充。

  研究發(fā)現(xiàn)

  據(jù)報(bào)道,科學(xué)家們通過運(yùn)用伸展流變儀發(fā)現(xiàn)了一種性質(zhì)奇異的“合成液體”。

  據(jù)介紹,在該研究中,科學(xué)家們采用了全新的方法去發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識這種濃縮液體的流動性。之前,他們使用的是動態(tài)剪切流變儀,但這種檢測方式并不能全面反應(yīng)該液體在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。于是,科學(xué)家們轉(zhuǎn)而運(yùn)用另一種工具——伸展流變儀。隨后該研究成果刊登在英國雜志上。


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