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毛细管流变仪的组成及其应用

2020.2.05

本文以聚丙烯流变性能的研究为例,简要介绍了毛细管流变仪的系统组成、工作原理以及在高分子材料加工中的应用。

聚合物流变学是研究高分子材料流动和形变的科学,对高分子材料加工性能的评价主要是流变行为的测试。与测定聚合物流变行为的其他仪器相比,毛细管流变仪具有结构简单、温度调节范围较宽、用料少、测量时间短、剪切速率较宽等优点,已被广泛用于聚合物的加工测试与研究。

本文以聚丙烯为研究对象,用毛细管流变仪测量其流变行为,得到一系列剪切速率、粘度、不稳定流动等比较接近加工过程的流变曲线和数据,并说明了毛细管流变仪在高分子材料流变性能、配方的筛选优化以及产品质量控制方面的应用。由于毛细管流变仪使用较少样品进行配方设计,既能测试分析,又省时经济,已在塑料加工性能研究、配方设计等方面起到了重要应用。

毛细管流变仪的系统组成

毛细管流变仪是一种基于塑化分析研究的材料流变性能测试设备,其突出的特点是可以在接近真实加工条件下,对材料的流变行为进行研究。毛细管流变仪主要由驱动系统、控温系统、软件系统和各种附件组成。

1.驱动系统

毛细管流变仪的驱动系统主要为各功能单元提供动力和控制功能,其腔体是一个圆柱形的塑化器,是流变仪的重要组成部分。在高分子材料的加工过程中,通常根据试验材料对剪切强度的要求,选择不同的口模。通过记录物料在测试过程中的温度、表观切应力、粘度随剪切速率的变化,可研究材料在加工过程中的分散性能、流动行为及热稳定性等,并得到流变曲线,客观呈现材料的加工塑化过程。

2.控温系统

毛细管流变仪的控温系统主要通过传感器测量腔体的温度值,并将其转换为信号,再输入温度显示调节仪表,与设定的信号相比较,经过运算后改变执行器输出操作变量,从而改变加热腔体的热量,达到控制温度的目的。当腔体内的温度大于限定区间时,控温系统自行下调温度,当腔体内的温度小于此区间时,控温系统自行上调温度,以保障系统硬件设备和传感器连接正常。


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