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流变仪简介与应用

2020.11.10

流变仪用 [1] 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。流变测量在高聚物的分子量、分子量分布、支化度与加工性能之间构架了一座桥梁，所以它提供了一种直接的联系，帮助用户进行原料检验、加工工艺设计和预测产品性能 [2] 。
旋转流变仪

控制应力型。该类型使用最多，这一类型的流变仪产品电机采用托杯电机，托杯电机属于异步交流电机，惯量小，特别适合于低黏度的样品测试；而采用永磁体直流电机的流变仪，惯量稍大，但从原理上响应速度快，也是目前应力型流变仪的种发展方向。这一类型的流变仪采用电机带动夹具给样品施加应力，同时用光学测量产生的应变或转速。
控制应变型。这种流变仪直流电机安装在底部，通过夹具给样品施加应变，样品上部通过夹具连接到扭矩传感器上，测量产生的应力；这种流变仪只能做单纯的控制应变实验，原因是扭矩传感器在测量扭矩时产生形变需要一个再平衡的时间，因此反应时间就比较慢，这样就无法通过回馈循环来控制应力。控制应变的流变仪由于硬件复杂，目前只有几种功能附件可供选择。 [3]
毛细流变仪

毛细管流变仪 [2] 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。
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。可测量材料的黏度、弹性和流变特性。
转矩流变仪

实际上是在实验型挤出机的基础上,配合毛细管、密炼室、单双螺杄、吹膜等不同模块，模拟高聚物材料在加工过程中的一些参数，这种设备相当于聚合物加工的小型实验设备，与材料的实际加工过程更为接近，主要用于与实际生产接近的研究领域。[3]
界面流变仪

旋转流变仪有振荡液滴、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。

流变仪

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周锦帆