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流變儀用于高分子材料的黏彈性檢測

發布時間:2024-04-10
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高分子熔體或溶液具有黏彈性,即在變形時會有黏性損耗,流動時也會產生彈性記憶效應。從概念上來說,這種黏彈性可以分為線性黏彈性和非線性黏彈性。其中,非線性黏彈性也是高分子材料流變學的主要研究內容。值得注意的一點是高分子熔體或溶液的彈性,與我們常規意義上所說的高分子的本體彈性有些不同。比如橡膠類材料交聯后,在常溫下具有高彈性,這種高彈性來自于高彈態下高分子的鏈段運動,并且因為交聯網絡的,形變可以完全恢復。而高分子熔體或溶液的彈性,或者處于黏流態下的高分子的彈性,其發生總是伴隨不可逆的黏性流動,也因此稱之為黏彈性;其原理與高分子纏結形成的不完善的網絡結構有關,這種網絡也不同于交聯橡膠網絡。


所謂線性黏彈性,是指高分子在小變形下的流變行為。上海保圣RH-30旋轉流變儀測試高分子的動態黏彈性(交變的   應力、應變),就是測試其在小振幅、小形變下的線性黏彈性。這里提到的動態黏彈性的測試,與穩態剪切流場中的流變測試有差異,測試采用的是振蕩模式,即設定一個應變,以不同的振蕩頻率對材料進行動態頻率掃描,這里不同的振蕩頻率類似于穩態掃描時的剪切速率。此應變值的確定通常是通過固定掃描頻率后對材料進行應變掃描得到的,所取的應變值應處于線性黏彈區,即熔體結構未發生破壞的區域。動態黏彈性的測量可以同時得到黏性行為參數和彈性行為參數,包括儲能模量、損耗模量、復數黏度和動態黏度等;除此以外,運用時溫等效原理可以擴大測量的頻率范圍。


非線性黏彈性研究的是大變形、長時間的應力作用下高分子液體的流變行為,如毛細管流變儀測試剪切黏度,研究的就是非線性黏彈性中的黏性行為,且屬于穩態黏彈性。大多數高分子液體屬于假塑性流體,其流動過程中存在剪切變稀現象。關于高分子液體非線性黏彈性的另一個重要組成部分──彈性效應,其表現更為多樣,原理也更為復雜。高分子液體的彈性效應可以用一些特定的物理量來定量描述,比如擠出脹大比、口型出口壓力降、入口壓力降、法向應力差、拉伸黏度等。

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