原理和基本結(jié)構(gòu)
旋轉(zhuǎn)流變儀是現(xiàn)代流變儀中的重要組成部分,它們依靠旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生簡(jiǎn)單剪切流動(dòng),可以用來(lái)快速確定材料的粘性、彈性等各方面的流變性能旋轉(zhuǎn)流變儀一般是通過(guò)一對(duì)夾具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生流動(dòng)。引入流動(dòng)的方法有兩種:泌一種是驅(qū)動(dòng)一個(gè)夾具,測(cè)量產(chǎn)生的力矩,也稱為應(yīng)變控制型,即控制施加的應(yīng)變,測(cè)量產(chǎn)生的應(yīng)力,另一種是施加一定的力矩,測(cè)量產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)速度,也稱為應(yīng)力控制型即控制施加的應(yīng)力,測(cè)量產(chǎn)生的應(yīng)變。
一般商用應(yīng)力控制型流變儀的力矩范圍為10-7到10-1 Nm,由此產(chǎn)生的可測(cè)量的剪切速率范圍為10-6到103 s1,實(shí)際的測(cè)量范圍取決于夾具結(jié)構(gòu)、物理尺寸和所測(cè)試材料的粘度。實(shí)際用于粘度及流變性能測(cè)量的幾何結(jié)構(gòu)有同軸圓筒、錐板和平行板等
二、旋轉(zhuǎn)流變儀的使用及應(yīng)用
流變性能測(cè)試在高分子加工成型中有何作用基本過(guò)程:樹(shù)脂首先在熱的作用下逐漸熔融,并在外力的作用下發(fā)生混合、變形與流動(dòng),然后再經(jīng)過(guò)口模或在成型模具中形成具有一定形狀的制品。熔融-混合-變形-流動(dòng)-定型影響因素:溫度、壓力、黏性、彈性、分子量及其分布、內(nèi)部形態(tài)結(jié)構(gòu)等必須通過(guò)大量的流變實(shí)驗(yàn)來(lái)獲取流變數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)分析規(guī)律,掌握變化規(guī)律,簡(jiǎn)歷相應(yīng)關(guān)系,才能更好地指導(dǎo)實(shí)踐。
按照流動(dòng)和變形對(duì)時(shí)間的依賴性分類,可分為:
1.穩(wěn)態(tài)流變實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)中材料內(nèi)部的剪切速率場(chǎng)、壓力場(chǎng)和溫度場(chǎng)恒為常數(shù),不隨時(shí)間變化。
2.動(dòng)態(tài)流變實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中材料內(nèi)部的應(yīng)力和應(yīng)變場(chǎng)均發(fā)生交替變化,一般以正弦規(guī)律進(jìn)行,振幅較小。
3.瞬態(tài)流變實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)材料內(nèi)部的應(yīng)力或應(yīng)變發(fā)生階躍變化。
高分子流變學(xué)測(cè)量的三個(gè)基本任務(wù)
1.物料流變學(xué)表征
這是最基本的任務(wù)。了解體系組分、結(jié)構(gòu)等對(duì)加工流變性能的貢獻(xiàn),優(yōu)化材料物理和力學(xué)性能設(shè)計(jì)、配方設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等。
2.工程流變學(xué)設(shè)計(jì)
研究加工成型設(shè)備中的溫度、壓力、速度分布確定工藝參數(shù),考察極限條件與工藝,為設(shè)備和模具的CAD和CAE提供依據(jù)。
3.發(fā)展流變本構(gòu)方程理論
高級(jí)的任務(wù)。獲得材料黏彈性變化與材料結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系,比較本構(gòu)方程優(yōu)劣,推動(dòng)本構(gòu)方程理論的發(fā)展。需要精密方便的測(cè)量方法和測(cè)試儀器多功能、多模塊的流變計(jì)算軟件相配套。