毛细管流变仪原理介绍-全培训讲学.ppt

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1、毛细管流变仪原理介绍-全流变学-Rheology流变学是研究材料流动与变形的学科“thescienceofdeformationandflow”Rheology:rheo(toflow)+logos(science)流变学流变学是力学中一门较新的分支学科，它主要研究各种材料在应力、应变、温度、湿度、辐射等条件中与时间有关的变形和流动的规律。研究方法主要有宏观与微观两种：宏观法即经典的唯象研究方法，是将聚合物看作由连续质点组成，材料性能是位置的连续函数，研究材料的性能是从建立粘弹模型出发,进行应力-应变或应变速率分析。微观法即分子流变学方法，是从分子运动

2、的角度出发，对材料的力学行为和分子运动过程进行相互关联，提出材料结构与宏观流变行为的联系。(珠簧相空间理论、分子网络理论、蛇行管理论）领域聚合物–我们需要理解熔体流动性能，从而设计模具等食品–良好的外观、质地和加工特性涂料–储存寿命和表面流平性能墨水–打印清晰度和准确计量医药–正确的配方定量，沉降性能等还有：泥浆、钻井液、沥青、橡胶等聚合物加工实例非牛顿流体流变学研究对象：包括非牛顿流体、粘弹性固体和流体与固体之间的物质（如悬浮体）。对于高分子来说，绝大多数的成型加工都是熔融状态下进行的，特别是热塑性塑料加工。因此，高聚物在粘流温度下的流动性和弹性，是

3、其成型加工的首要性能。非牛顿流体定义：凡不服从牛顿粘性定律的流体称为非牛顿流体。即：在一定温度下，流体剪切应力与剪切速率不成正比的线性关系，其粘度不是常数，而是随剪切应力或剪切速率而变化的非牛顿粘度η。剪切形变-流变学基本定义剪切应力（Shearstress,σ）单位面积所受的剪切力剪切应变（Shearstrain,γ）剪切形变除以高度剪切（应变）速率（Shearrate,γ）剪切应变的快慢剪切粘度（Shearviscosity,η）剪切应力除以剪切速率.解释:应力：单位面积上的力(多少)应变：相对样品尺寸上的变形幅度(多大)剪切速率：随时间应变的变化

4、率(多快)剪切粘度：在一定的条件下熔体是否容易流动基本概念-剪切adbA假设一个立方体的长宽高分别为a，b，d。面积A=ab高=d基本概念-剪切应力（Shearstress）单位面积所受的剪切力（Theappliedforceperunitarea）1N/m2=1Pa剪切应力Pa基本概念-剪切应变（Shearstrain）剪切应变（Shearstrain）被简称为应变（Strain），剪切时物体所产生的相对形变量无量纲，常常用%表示剪切应变无量纲基本概念-剪切速率（Shearrate）剪切应变速率（Shearstrainrate）或者剪切速率（Shea

5、rrate），表示剪切应变快慢单位s-1剪切速率S-1剪切粘度(Shearviscosity)粘度就是流动的阻力粘度越大，越难流动（蜂蜜，酸奶等）粘度越小，越容易流动（水等）剪切粘度=剪切应力（施加外力）剪切速率（运动速度）Pa.s单位（Unit）PascalsecondPa.s(SI)PoiseP(CGS)1Pa.s=10P,1mPa.s=1cP影响聚合物加工的流变性能主有：*聚合物的流动性*弹性*断裂特性高分子材料流动性特点粘度大流动性差：这是因为高分子链的流动是通过链段的相继位移来实现分子链的整体迁移，类似蚯蚓的蠕动。不符合流动规律：在流动的

6、过程中粘度随剪切速率的增加而下降。熔体流动时伴随高弹形变：因为在外力作用下，高分子链沿着外力作用发生伸展，当外力消失后，分子链又由伸展变为卷曲，使形变部分恢复，表现出弹性行为。高聚物流体的非牛顿性高聚物流体弹性：分子链构象不断变化{分子链构象的变化粘性：流动中分子链相对运动流动性以粘度的倒数表示流动性。按作用方式的不同,流动可分为剪切流动和拉伸流动,相应地有剪切粘度和拉伸粘度。前者为切应力与切变速率之比；后者为拉伸应力与拉伸应变速度之比。聚合物的结构不同，流动性（或粘度）就不同。对于聚合物熔体，大多数是属于假塑性液体,其剪切粘度随剪切应力的增加而降低,

7、同时测试条件（温度、压力）、分子参数（分子量及其分布、支化度等）和添加剂(填料、增塑剂、润滑剂等)等因素对剪切粘度-剪切应力曲线的移动方向均有影响。对于拉伸粘度，当应变速率很低时，单向拉伸的拉伸粘度约为剪切粘度的3倍，而双向相等的拉伸，其拉伸粘度约为剪切粘度的6倍。拉伸粘度随拉伸应力增大而增大,即使在某些情况下有所下降，其下降的幅度远较剪切粘度的小。因此，在大的应力作用下，拉伸粘度往往要比剪切粘度大一二个数量级，这可使化学纤维纺丝过程更为容易和稳定。粘度的影响因素材料的内部结构（材料配方、颗粒大小、颗粒分布、分子量等）温度（一般来说，温度越高，粘度越低

8、）剪切速率（或者拉伸速率）时间（触变性）压力典型的流动曲线（Flowbehavior）Shea