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针对粘弹性体物料的粘度测量方法

很多客户,尤其是纺织化纤、合成树脂等行业,在测量聚合物时, 常常会发现用普通实验室粘度计测量时会发生物料爬杆的现象,得不 到很好的测量结果。

发生这种问题的原因主要是由于物料具有粘弹性,由于韦森堡效 应所引起的,与法向应力有关,由于高分子流体在流动中形成各向异 性结构而产生的。当轴在液体中旋转时,离轴越近的地方剪切速率就 越大,故法向应力越大,相应的,高分子链的弹性恢复力就越大,于 是使得熔体沿轴向上挤,就出现了爬杆现象。

什么是粘弹性流体?有粘性液体和弹性固体的特性 粘性液体:受力,流动,产生永久性形变 弹性固体:受力,变形,去除外力,形变恢复 粘弹性流体:受力时产生形变,去除外力,形变部分回复,受力

时间越长,形变回复部分越少。

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用普通粘度计来测量时由于爬杆现象,得到的数据经常是大于真 实的粘度值,同时这类物料实际又是假塑性剪切变稀的,因此对这类 物料的特性经常使测试者很困惑。

针对这类物料,不能采用同轴圆柱体转子,最简单的方法是采用 锥板流变仪,根据物料的粘度范围选用 合适 转 子,可以先做一下剪切率扫描,得到基本的流变曲线,然后根据情况 确定最后的测量条件,一般建议采用低剪切率进行测量,如下图所示, 是一个聚合物在不同聚合条件下的流变曲线,从曲线可以发现,该物 料是假塑性流体,同时经过实验也发现具有触变性,最后确定在较低 剪切率(该样品采用 8 S-1)的条件下进行测量,可以获得稳定可靠的 粘度值,给生产工艺的确定提供了可靠的实验数据。

对于粘弹性体或凝胶类样品(高分子聚合度高,浓度高)来说, 采用锥板流变仪不断线性增加和降低样品受到的应力和剪切率方法, 可以从一定程度上限制内部结构的弹性回复对数据造成不一致的麻 烦,因此使用 R/S 流变仪是更适合该样品的测试,具体测量的条件: 可以采用剪切率扫描进行流变曲线测试,或者选用一个比较低的剪切 率(0-20 /S)进行一段时间的测量,再取平均值。

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