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1、PowerPoint DesignTemplateaddyoursubheading聚合物流体拉伸流变测量技术的进展吴双成型1002班201048030203Contents1Meissner拉伸流变技术(RME)2改进旋转流变技术(MRR)3纤维撕扯流变技术(FSR)4Sentmanat拉伸流变技术(SER)2Meissner拉伸流变技术(RME)RME技术由Meissner和Hostettler开发,是一种较为典型的聚合物熔体拉伸流变测量技术。在其基础上开发的RME拉伸流变仪是目前应用较广的一种聚合物熔体拉伸流变仪。图1为RME拉伸流变仪的示意图。它主要由1个风动工作台和4个由金属带
2、连接的夹具组成。夹具互成反向转动;金属带由一个电加热炉驱动,带上有突起的梯级,用于拉伸试样;在靠近试样两端有两个销,其直径比试样高0.5mm,起间隔作用,防止拉伸前上部的金属带挤压到试样而引起测量误差;在带上还有两个稍微伸出的金属舌片,避免试样在测量过程中掉落。3图1?RME装置的示意图Meissner拉伸流变技术(RME)4ApplicationHachmann等利用RME技术对其进行了改进,用金属带取代了原先测量仪中的齿轮,并结合了原测量方法中所使用的旋转夹具,在高于室温的条件下测量了LDPE、HDPE和PS试样的等双轴和平面拉伸流变参数,结果合理。原先的等双轴拉伸和平面拉伸流变测量
3、只能局限在室温条件下进行。5图2?等双轴及平面拉伸流变测量示意图Application6RME技术相比之前技术的改进主要在两个方面:一方面是金属传送带取代了啮合齿轮,另一方面是采用氮气等惰性气体来控制温度。这些改进给RME带来不少优点,如它只需很少的材料就可进行测试,拉伸范围大,可达到7个Hencky应变单位,而且,由于采用惰性气体而不是油浴控制温度,操作温度可以达到350℃。Advantages7RME技术是一种直接的拉伸流变测量方法,其测量过程与理论上的均匀拉伸过程一致,测量数据物理意义明确,易于分析,结果可靠。但它也存在着一定的局限性:如目前RME流变仪价格昂贵,功能相对单一,而且
4、对于操作的要求也比较苛刻,操作者稍有失误就会导致较大误差。Disadvantages8改进旋转流变技术(MRR)图4?MRR示意图9整个测量系统固定在Weissenberg流量计上;仪器底盘与马达连接,通过传动带系统将转动传递到滚筒,角速度控制在10-5rad/s5;滚筒转动拉伸试样的一端,另一端则固定在流变测角计的顶盘上,拉力的精度为10-5N。在实验过程中,试样长度通过固定在Weissenberg流量计上的仪器主体的滑动来控制,滚筒的夹紧力则由弹簧控制。试样在硅油池的浸泡程度可以控制温度,精度在±1℃改进旋转流变技术(MRR)10Application目前,Maia等将这项技术应用在
5、多种不同材料的拉伸流变参数测量上,如PE、PS、聚异丁烯、PP/液晶共混体系以及PA6/EPM共混体系等,所得的测量结果与RME和纤维缠绕等技术的结果相吻合。11Advantages&DisadvantagesMRR技术结构较为简单,由于可利用原有的旋转流变仪，故成本较低,试样的用量较少(一般在0.1cm3左右),试样加载迅速,而且还充分利用了Weissenberg流量计精确的驱动系统和测量系统但是它的测量范围比RME等技术窄,当应变量超过5时,难以得到准确的测量结果,而且当测量时间较长时,其测量结果的波动性较大,数据的重现性也不如RME技术。这些缺陷都限制了它的进一步应用。12纤维撕扯
6、流变技术(FSR)早期的丝状拉伸流变仪存在一些严重的缺陷：1.有未知的预剪切阶段2.难以达到稳定的拉伸流动状态3.不同的设备在相同的拉伸速率下所测得的数据差别很大13纤维撕扯流变技术(FSR)图5?FSR装置示意图14纤维撕扯流变技术(FSR)图5是FSR流变仪的示意图,主要部件包括两个圆盘、运动控制系统、传感器以及数据处理系统等。两个圆盘由控制系统控制,不同的装置在圆盘的运动要求上稍有不同,在实验过程中,有的装置是两个圆盘同时移动,而有的装置是只有其中的一个移动。传感器主要用于同步测量在受控的拉伸过程中的拉力值Fp以及被拉伸溶液中部的直径Dmid。数据处理系统主要由电脑和相应软件组成,
7、另外,有些装备上还装有摄像设备用来记录固定盘附近的流体的变形情况。15McKinley等采用FSR装置对不同的流体进行了测量,分析在单轴拉伸流动条件下的应力松弛和双折射现象,并将测量结果与数值模拟结果进行比较,用于验证流体的本构模型。目前FSR技术更多地应用在高分子溶液的拉伸流变参数测量上,也有研究者尝试将其应用在聚合物熔体拉伸流变参数测量上。Bach、Rasmussen和Nielsen等利用FSR装置对LDPE、LLDPE和PS等
