毛細管流變儀的案例
毛細管流變儀的模塊化測試技術(shù)
■儀尊科技 / 胡積潤 技術(shù)經(jīng)理
摘要
毛細管流變儀一般用于剪切速率范圍為
10-2 1/s到10-6 1/s
的黏度測試，可以用來表征材料在加工過程中與溫度、壓力、時間以及形變范圍的相關(guān)性。隨著技術(shù)的發(fā)展，毛細管流變儀除了可以做常規(guī)的流變分析，也可以作為一個通用平臺，搭載不同測試功能的模塊。例如，表征熔體彈性的口模脹大(Die Swell)，黏度與壓力相關(guān)性以及壁滑移效應(yīng)的反向壓力測試(Counter pressure)，研究壓力、溫度、體積相關(guān)性的PVT測試單元，測定不同溫度、壓力下材料導(dǎo)熱系數(shù)的熱導(dǎo)率(Thermal conductivity)單元，研究熔體不穩(wěn)定流動的鯊魚皮(Shark Skin)測試單元等。
高壓毛細管流變儀
毛細管流變儀直接測得的黏度值，我們通常稱作「表觀黏度」。表觀黏度的產(chǎn)生，是基于一個理想的數(shù)學(xué)模型，簡單來說，就是將毛細管中流動的物料看作是牛頓流體，并將機械結(jié)構(gòu)簡化后進行分析計算。而實際流體流動過程，要比假設(shè)的理想模型復(fù)雜得多，要得到更真實的黏度數(shù)據(jù)，就需要通過各種方法對表觀數(shù)據(jù)進行校正。比如，高分子流體往往是非牛頓流體，假塑性流體存在剪切變稀行為，因此需要非牛頓校正來修正剪切速率。此外，實際機械結(jié)構(gòu)中，流體的壓力測量點，與分析模型中的完全發(fā)展流動區(qū)并不重合（如圖1所示），
圖1：料筒與毛細管中流體內(nèi)部壓力分布示意圖
通過Bagley校正，可以計算出入口壓力降，并進行修正。有時，物料在毛細管管壁處的速度不是我們假設(shè)的那樣靜置不流動，為了得到更真實的黏度數(shù)據(jù)，就需要做Mooney校正。
展開 技術(shù)研究｜利用高壓毛細管流變儀研究熔體的穩(wěn)定流動
PART
03
案例總結(jié)
本案例通過對高壓毛細管流變儀的軟件參數(shù)進行調(diào)教，成功開發(fā)出了針對聚合物材料熔體穩(wěn)定性研究的方法，對于指導(dǎo)材料的注塑加工工藝，排查生產(chǎn)問題具有指導(dǎo)意義。
PART
04
經(jīng)驗建議
通過了解高壓毛細管流變儀的各項設(shè)置的原理，可以針對不同的測試需求去設(shè)置對應(yīng)的參數(shù)來達到我們的測試目的，開發(fā)不同的方法，以進行更深層次的技術(shù)研究，拓展儀器檢測能力。本案例分享了熔體穩(wěn)定性的測試設(shè)置，未來將會繼續(xù)針對恒壓力測試、恒載荷測試、擠出脹大測試等不同的技術(shù)需求進行方法開發(fā)。
高分子材料流變學(xué)簡介-流變參數(shù)
小振幅振動流變測定方法靈敏度高，還常被用來研究表征聚合物的大分子結(jié)構(gòu)。
毛細管流變儀可直接測得聚合物剪切粘度，且剪切速率的適用范圍很寬，測定對象并沒有限制，因此在科學(xué)研究與工業(yè)上都得到了廣泛的應(yīng)用。在擠出成型與注射成型時，特別是注射成型時，聚合物所受的剪切速率很高，因此只有采用毛細管流變儀才能直接測得這樣高剪切速率下的粘度。
拉伸粘度ηe是表達聚合物在拉伸流場中流變性能的一個主要參數(shù)，可采用拉伸流變儀測定。拉伸流變儀是基于薄片或單絲拉伸的直接測定方法，可以給出瞬態(tài)拉伸粘度值。此外還有一種間接測定方法，即利用毛細管流變儀中入口效應(yīng)產(chǎn)生的拉伸流動，采用Cogswell方法進行換算得到粘度值。
彈性參數(shù)
與聚合物彈性相關(guān)的參數(shù)很多，最常用的有：第一法向應(yīng)力差N1、第一法向應(yīng)力系數(shù)ψ1、剪切彈性模量G、松弛時間λ (或松弛時間譜iλ)、復(fù)數(shù)模量G*(G*＝G′＋iG″)等。
同軸圓筒流變儀、錐板流變儀與平行板流變儀都屬于旋轉(zhuǎn)流變儀，是測定聚合物彈性參數(shù)的常用儀器。但它們的適用對象并不一樣：同軸圓筒流變儀適用于較低粘度流體，后兩種可用于高粘度流體。對于含有較大固體粒子的聚合物復(fù)合流體，不應(yīng)采用錐板流變儀。旋轉(zhuǎn)流變儀有多種測量模式，測量方法選擇余地較大。其中，小振幅剪切振動頻率掃描動態(tài)模式是最常用的模式，可以同時測得聚合物的G*、G′、G″、η*等隨頻率的變化。采用穩(wěn)態(tài)剪切模式可以方便地測得聚合物的彈性參數(shù)N1、ψ1等隨剪切速率的變化，G與λ1可通過換算得到。但穩(wěn)定剪切模式的剪切速率的最大值一般不超過10s-1。對于線性彈性模量G0，可通過應(yīng)變模式測得。
對于彈性參數(shù)的測定，除了采用旋轉(zhuǎn)流變儀外，還可考慮采用毛細管流變儀或窄縫流變儀。
展開 高分子材料的流變特性簡介
毛細管流變儀測試高分子材料的剪切黏度
前面已經(jīng)提到，毛細管流變儀是測試高分子材料剪切黏度的有力手段。在蘇州誠模精密科技有限公司的材料實驗室內(nèi)，毛細管流變測試已成為表征材料流動性的最常用手段。毛細管流變儀可以測定不同剪切速率和溫度下塑料黏度的變化，可以得到在接近塑料射出成型的溫度和剪切速率下，塑料熔體的流動性能。測試標準為ISO 11443和ASTM D3835。毛細管流變儀的測試原理是，在設(shè)定的剪切速率下，測定塑料熔體被擠壓通過固定尺寸的毛細管口模時的壓力，通過壓力和口模的尺寸，可以計算出在該剪切速率下，塑料熔體所受的剪切應(yīng)力，剪切應(yīng)力除以剪切速率就得到了黏度。此時得到的黏度為表觀剪切黏度而非真實的黏度，因為毛細管流變儀測定的是塑料熔體通過毛細管口模時的入口壓力，我們需要用Bagley校正得到塑料熔體通過毛細管口模時的壓力損失，從而得到塑料熔體的出口壓力，通過出口壓力和口模尺寸，計算出該塑料熔體的真實剪切應(yīng)力。由于塑料為非牛頓流體，因此在管壁處的剪切速率要比牛頓流體更高，所以我們需要用Rabinowitsch-Weissenberg校正來修正剪切速率，從而得到真實的剪切速率。校正后的剪切應(yīng)力除以校正后的剪切速率就得到了塑料熔體真實的剪切黏度。
剪切黏度除了可以表征不同材料的流動特性以外，也是Moldex3D 模流仿真軟件所用的材料數(shù)據(jù)包中重要的數(shù)據(jù)之一。在誠模精密的材料應(yīng)用研究中心，我們研究了大量的PCR材料的流變特性，如圖1展示了不同PCR含量的ABS材料的剪切黏度曲線。
圖1：不同PCR含量的ABS的剪切黏度曲線
從曲線中可以看出，盡管三種牌號的熔體流動速率值是一樣的，但剪切黏度曲線卻有不同。隨著PCR含量的增加，剪切黏度呈現(xiàn)出下降的趨勢。
展開 
技術(shù)研究 | 不同批次塑料原料質(zhì)量不穩(wěn)定？教你一招解決！
原料出廠時，供應(yīng)商往往只會提供產(chǎn)品的熔融指數(shù)等基礎(chǔ)物性，但是高分子材料隨著溫度和剪切速率變化的流變性能，是科學(xué)制定材料加工工藝的關(guān)鍵，而熔融指數(shù)并不能很好反映原料在特定生產(chǎn)工藝條件下的加工性能。
若想從根源解決原料質(zhì)量不穩(wěn)定問題，可以利用高壓毛細管流變儀提供的流變數(shù)據(jù)作為指導(dǎo)，合理設(shè)定該聚合物的加工溫度和剪切速率。比如，對比合格原料和不合格原料在同一條件下的粘度曲線差異，推斷產(chǎn)生質(zhì)量不穩(wěn)定問題的來源，確定是原料問題還是加工工藝的問題；根據(jù)材料在不同溫度下的粘度曲線來優(yōu)化產(chǎn)品的加工工藝，提高良品率。
毛細管流變儀測試原理
其核心部分為一套精致的毛細管，具有不同的長徑比（通常L/D=10/1，20/1，30/1，40/1等）；料筒周圍為恒溫加熱套，內(nèi)有電熱絲；料筒內(nèi)物料的上部為液壓驅(qū)動的柱塞。物料經(jīng)加熱變?yōu)槿垠w后，在柱塞高壓作用下，強迫物料從毛細管擠出，由此測量物料的黏彈性。
1.
展開 案例分享 | 模流分析所需UDB文件參數(shù)測試技巧及數(shù)據(jù)判斷
</p><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202104/imgs/bf90f0de580c42e6a259302fd45d4e68"></p><p>（成功的UDB文件示意圖）</p><p>高分子材料分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體系復(fù)雜，流變行為對分子結(jié)構(gòu)敏感，直接影響加工性能也直接或間接影響產(chǎn)品性能。對于高分子來說，絕大多數(shù)的成型加工都是熔融狀態(tài)下進行的， 特別是熱塑性塑料加工。</p><p>因此，高分子材料的在粘流狀態(tài)下的粘度，是其成型加工的首要性能。高壓毛細管流變儀是測試材料粘度的主要設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單、溫度調(diào)節(jié)范圍較寬、用料少、測量時間短、剪切速率較寬(1x10-2~1x105S-1)，幾乎包括所有聚合物加工剪切速率的范圍)的特點，被廣泛用于聚合物的加工測試與研究。</p><p>然而工程塑料的測難度較大，測試人員對測試數(shù)據(jù)有效性無法及時作出有效判斷，導(dǎo)致大概率的復(fù)測。國高材分析測試中心，經(jīng)過對大量材料的粘度測試，將數(shù)據(jù)結(jié)果進行模流仿真分析與實際工況對標，總結(jié)出高壓毛細管流變的測試技巧和數(shù)據(jù)判斷經(jīng)驗，以期為廣大測試人員提供幫助。</p><p>01毛細管流變儀工作原理及其評價指標</p><p>毛細管流變儀的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖 1 所示，其工作原理為：裝入料筒的物料通過料筒外的電加熱器對物料進行加熱至熔融狀態(tài)，然后電機啟動并帶動柱塞以一定的速度向下運動，從而迫使熔體以一定速率從毛細管擠出。毛細管流變儀的工作過程是被測物料由固體玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿垠w黏流態(tài)的塑化過程和動態(tài)流變現(xiàn)象。
展開 熱塑性長纖復(fù)材的介紹與量測
圖2(a)為G?ttfert的毛細管流變儀(Capillary Rheometer)，是目前發(fā)展最成熟且應(yīng)用最廣的流變測量儀器之一，可用來量測巨觀下之黏度特性，用以模擬材料于加工中的流動行為。而圖2(b)Anton paar所生產(chǎn)之旋轉(zhuǎn)流變儀，于裝置上旋轉(zhuǎn)夾具時可以進行動態(tài)黏彈性(Viscoelasticity)測量，利用旋轉(zhuǎn)流變儀進行動態(tài)頻率振蕩(Oscillation)實驗，得到一般旋轉(zhuǎn)流變儀于穩(wěn)態(tài)(Rotation)實驗中無法獲取儲存模數(shù)(Storage modulus, G’)與損失模數(shù)(Loss modulus, G”)。儲存模數(shù)(G’)與損失模數(shù)(G”)分別代表著高分子的彈性與黏性。
圖2：(a) G?ttfert毛細管流變儀
圖2：(b) Anton paar旋轉(zhuǎn)流變儀
LFT的量測結(jié)果
圖3為毛細管流變儀實驗所得的剪切黏度，可藉由實驗數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)模型擬合，取得黏度、溫度與剪切速率的相依性，進而分析出LFT的流動特性。
圖4則是旋轉(zhuǎn)流變儀的黏彈特性實驗結(jié)果，藉由時間-溫度迭加原理（Time-Temperature Superposition，簡稱TTS）處理實驗數(shù)據(jù)，并將實驗結(jié)果結(jié)合數(shù)學(xué)模型擬合成一條主曲線(master curve)，可從曲線內(nèi)觀察到溫度、模數(shù)與角頻率的關(guān)聯(lián)性，并利用黏彈特性延伸至降溫時產(chǎn)品的收縮與翹曲。
圖3：LFT的剪切黏度
圖4：LFT的黏彈特性
結(jié)語
在LFT的加工制程上，能掌握材料的特性可有效的提升良率與更有系統(tǒng)化的調(diào)整制程參數(shù)。科盛科技材料量測實驗室因應(yīng)近年輕量化對于復(fù)材的需求，致力于優(yōu)化復(fù)合材料的量測。
展開 案例分享 | 國高材利用流變儀優(yōu)化聚丙烯（PP）加玻纖后浮纖問題
圖2 15%GFPP毛細管擠出物（X105）
3.2 表觀黏度與溫度的關(guān)系
黏流活化能Eη是描述材料黏-溫依賴型的物理量。Eη定義為流動過程中，流動單元用于克服位壘，由原為止躍遷到附近“空穴”所需的最小能量。Eη既反映著材料流動的難易程度，更重要的是反映了材料黏度變化的溫度敏感性。
高分子熔體黏度與溫度的依賴關(guān)系可用阿倫尼烏斯公式很好地描述，圖3為PP和15%GFPP不同剪切速率下的恒剪切速率黏流活化能。
圖3 不同剪切速率下的黏流活化能
由圖3可以看出，在2859s^-1之前，15%GFPP的黏流活化能小于PP。PP樹脂的黏流活化能隨著剪切速率的增大而減少，而15%GFPP體系的黏流活化能在剪切速率大于305s^-1以后趨于穩(wěn)定。
結(jié)合圖2 15%GFPP毛細管擠出物放大圖片，可以看出15%GFPP擠出物的表面比較粗糙。在15%GFPP熔融體系中，PP樹脂為流動連續(xù)相，而玻纖為分散相。在毛細管流場中，毛細管中心的流速快而越靠近管壁流速越慢，再加上PP熔體存在彈性，因而體系在流經(jīng)毛細管的時候，剛性的玻纖會被“推”到管壁，在305~2859^-1間體系在流動方向受到的阻力大部分為玻纖與管壁的摩擦力，即體系在口模中發(fā)生壁滑。從如3可以看到，當剪切速率超過3000^-1后15%GFPP體系的黏流活化能略變大，而圖2e和f顯示在較大剪切速率下，擠出物表面的玻纖明顯減少，說明體系在流經(jīng)毛細管口模的時候，在管壁處一部分樹脂將玻纖包覆，使體系與管壁發(fā)生黏附，造成體系的黏流活化能變大。
從圖2中可以看到，在相同的剪切速率下，240℃擠出物比200℃擠出物表面光滑。
總結(jié)
剪切速率為305~2859^-1區(qū)間，15%GFPP在高壓毛細管流變儀口模中會發(fā)生壁滑作用，此區(qū)間體系黏流活化能趨于穩(wěn)定。
展開 新能源汽車用聚丙烯基微發(fā)泡材料應(yīng)該更關(guān)注熔體粘度還是熔體強度？
熔融指數(shù)儀在標準化的溫度、負荷（通常為2.16kg，5kg等）和口模尺寸下，測量10分鐘內(nèi)從口模擠出的熔體質(zhì)量（MFR，單位g/10min）或體積（MVR）。MFR值與熔體粘度呈反比關(guān)系，即MFR值越高，表明材料在該測試條件下的粘度越低。此方法優(yōu)點是設(shè)備成本低、操作簡單快捷、標準化程度高，被廣泛用于來料檢驗和品質(zhì)控制。但其主要缺點是只能在單一低剪切速率（約10-50 s?1）下提供數(shù)據(jù)，無法反映實際加工中寬廣剪切速率范圍內(nèi)粘度的變化（剪切稀化行為）。
旋轉(zhuǎn)流變儀和毛細管流變儀則用于獲取全面流變數(shù)據(jù)。旋轉(zhuǎn)流變儀（通常采用平行板或錐板夾具）可在很寬的頻率（剪切速率）范圍內(nèi)施加振蕩剪切，精確測量材料的復(fù)數(shù)粘度、儲能模量（G'） 和損耗模量（G''），從而深入表征材料的粘彈性。毛細管流變儀則更接近于模擬擠出或注塑過程中的剪切流動，能夠在高剪切速率（可達10? s?1）下測量材料的剪切粘度及其對剪切速率和溫度的依賴性，并提供剪切稀化指數(shù)（n）等關(guān)鍵參數(shù)。這些數(shù)據(jù)對于計算機輔助工程（CAE）模擬和精確的工藝優(yōu)化極為有價值。
國高材分析測試中心流變研究室
高壓毛細管流變儀（左）、轉(zhuǎn)矩流變儀（右）
轉(zhuǎn)矩流變儀是一種模擬實際加工過程的綜合測試設(shè)備。物料在混合腔中經(jīng)加熱、剪切，儀器通過測量驅(qū)動轉(zhuǎn)子所需的轉(zhuǎn)矩來反映物料的表觀粘度（轉(zhuǎn)矩越高，粘度越大）。通過分析“轉(zhuǎn)矩-時間”曲線，可獲取塑化時間、平衡轉(zhuǎn)矩及熱穩(wěn)定性等關(guān)鍵加工參數(shù)。該設(shè)備還可通過配套的擠出脹大實驗，間接評估與熔體強度相關(guān)的熔體彈性（脹大比越大，彈性越強）。它尤其適用于評價共混、填充等配方的綜合加工性能，是連接實驗室數(shù)據(jù)與生產(chǎn)實踐的重要工具。
工程案例
吹膜工藝是體現(xiàn)熔體強度重要性的典型場景。
展開 新能源汽車用聚丙烯基微發(fā)泡材料應(yīng)該更關(guān)注熔體粘度還是熔體強度？
熔融指數(shù)儀在標準化的溫度、負荷（通常為2.16kg，5kg等）和口模尺寸下，測量10分鐘內(nèi)從口模擠出的熔體質(zhì)量（MFR，單位g/10min）或體積（MVR）。MFR值與熔體粘度呈反比關(guān)系，即MFR值越高，表明材料在該測試條件下的粘度越低。此方法優(yōu)點是設(shè)備成本低、操作簡單快捷、標準化程度高，被廣泛用于來料檢驗和品質(zhì)控制。但其主要缺點是只能在單一低剪切速率（約10-50 s?1）下提供數(shù)據(jù)，無法反映實際加工中寬廣剪切速率范圍內(nèi)粘度的變化（剪切稀化行為）。
旋轉(zhuǎn)流變儀和毛細管流變儀則用于獲取全面流變數(shù)據(jù)。旋轉(zhuǎn)流變儀（通常采用平行板或錐板夾具）可在很寬的頻率（剪切速率）范圍內(nèi)施加振蕩剪切，精確測量材料的復(fù)數(shù)粘度、儲能模量（G'） 和損耗模量（G''），從而深入表征材料的粘彈性。毛細管流變儀則更接近于模擬擠出或注塑過程中的剪切流動，能夠在高剪切速率（可達10? s?1）下測量材料的剪切粘度及其對剪切速率和溫度的依賴性，并提供剪切稀化指數(shù)（n）等關(guān)鍵參數(shù)。這些數(shù)據(jù)對于計算機輔助工程（CAE）模擬和精確的工藝優(yōu)化極為有價值。
國高材分析測試中心流變研究室
高壓毛細管流變儀（左）、轉(zhuǎn)矩流變儀（右）
轉(zhuǎn)矩流變儀是一種模擬實際加工過程的綜合測試設(shè)備。物料在混合腔中經(jīng)加熱、剪切，儀器通過測量驅(qū)動轉(zhuǎn)子所需的轉(zhuǎn)矩來反映物料的表觀粘度（轉(zhuǎn)矩越高，粘度越大）。通過分析“轉(zhuǎn)矩-時間”曲線，可獲取塑化時間、平衡轉(zhuǎn)矩及熱穩(wěn)定性等關(guān)鍵加工參數(shù)。該設(shè)備還可通過配套的擠出脹大實驗，間接評估與熔體強度相關(guān)的熔體彈性（脹大比越大，彈性越強）。它尤其適用于評價共混、填充等配方的綜合加工性能，是連接實驗室數(shù)據(jù)與生產(chǎn)實踐的重要工具。
工程案例
吹膜工藝是體現(xiàn)熔體強度重要性的典型場景。
展開 從牛頓流體到彈性固體：旋轉(zhuǎn)流變儀的高精度流變特性測定與工業(yè)應(yīng)用
旋轉(zhuǎn)流變儀是當今較為通用的流變測定工具，可針對多種不同的流變測量方法進行配置，以探測懸浮體的構(gòu)造和性能。從生成材料在數(shù)十種扭矩下的簡單黏性流動曲線（黏度與剪切力曲線圖）到測量屈服應(yīng)力，再到用于模擬食物咀嚼過程的序列，旋轉(zhuǎn)流變儀可用于多種測試類型。
1. 旋轉(zhuǎn)流變儀的工作原理
旋轉(zhuǎn)流變儀在兩個測量板或其他相似的幾何形狀板（如錐板或杯和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)）之間加載樣品。當在上平板施加一個扭矩時，就會在材料上產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力，并測得所形成的應(yīng)變或應(yīng)變速率（切變速率）。
旋轉(zhuǎn)流變儀
國高材分析測試中心配備高壓毛細管流變儀、旋轉(zhuǎn)流變儀、轉(zhuǎn)矩流變儀、PVT等設(shè)備，可精確測量熔體黏度、彈性模量、流動曲線等參數(shù)，指導(dǎo)材料配方設(shè)計、加工條件優(yōu)化及新產(chǎn)品開發(fā)，助力高性能高分子材料的研發(fā)與應(yīng)用。
旋轉(zhuǎn)流變儀與黏度計的工作原理相同，但前者的功能要強大得多。其中最為顯著的就是前者在施加剪切應(yīng)力時精度更高、范圍更廣；前者擁有振蕩測試功能，以及在旋轉(zhuǎn)試驗過程中，對所施加的向力的控制度更高。
旋轉(zhuǎn)流變儀可用于測量從膏狀物、凝膠到構(gòu)造弱的液體在內(nèi)的多種樣品類型。即使在剪切應(yīng)力極低的區(qū)域，仍能夠控制所施加的剪切力，因此這些儀器適合執(zhí)行穩(wěn)定性研究以及測量屈服應(yīng)力。不過，旋轉(zhuǎn)流變儀針對數(shù)十種扭矩下的使用情形進行了優(yōu)化，而未針對區(qū)分低黏度弱構(gòu)造流體的黏度進行優(yōu)化。
此外，當切變速率超過 1000s-1 時，旋轉(zhuǎn)流變儀會在高剪切區(qū)面臨機械約束。借助這些先進復(fù)雜的儀器，可以確保測試方法與產(chǎn)品的特定加工流程或使用環(huán)境密切匹配。內(nèi)置的創(chuàng)新軟件非常有用，即使剛?cè)腴T的流變學(xué)家也能夠生成并解讀數(shù)據(jù)。
展開 
塑料的幾個特征溫度解釋
是將一定量的塑料加入毛細管流變儀口模上端的料筒中，加熱至某一溫度，恒溫10min后，施加50MPA恒壓，若該料不從口模中流出，卸壓后將料溫升高10度，保溫10min后再施加同樣大小的恒壓，如此繼續(xù)直至熔體從口模中流出為止，將此溫度減出10度即是該料的不流動溫度。
5）分解溫度Td：
指處于粘流態(tài)的聚合物當溫度進一步升高時，便會使分子鏈的降解加劇，升至使聚合物分子鏈明顯降解時的溫度為分解溫度。
熔體強度與熔體破裂
為了測定聚合物的熔體強度，可以在毛細管流變儀上加裝特殊裝置。其測量的原理是：聚合物熔體的擠出料條通過兩個反向旋轉(zhuǎn)的夾輥的輥隙，夾輥以一定的加速度旋轉(zhuǎn)，將聚合物熔體斷裂時的最大外力定義為熔體強度。此外，由于聚合物熔體在一定剪切力和熱效應(yīng)作用下離開具有一定幾何形狀的毛細管后，達到一定長度時將在自身重力下斷裂，因此這一過程也可以用于測量熔體強度。熔體強度定義為擠出熔體的質(zhì)量與毛細管橫截面積之比（在找個定義下，可以排除難以測量擠出物橫截面積而導(dǎo)致的誤差）。
熔體破裂
熔體破裂是高分子材料加工時會出現(xiàn)的現(xiàn)象。實驗表明，高分子熔體從口模擠出時，當擠出速率過高，達到某一臨界剪切速率時的，容易造成彈性湍流，導(dǎo)致流動不穩(wěn)定，擠出物表面粗糙。隨著擠出速度的增大，可能分別出現(xiàn)波浪形、鯊魚皮形、螺旋形等畸變，最后導(dǎo)致完全無規(guī)則的擠出物斷裂。
聚乙烯在擠出過程中發(fā)生的熔體破裂現(xiàn)象見下圖：
下圖給出了高聚物在不同速度下擠出物外觀示意圖：(a)在低于臨界剪切速率時，高聚物熔體擠出物的表面光滑；(b)、(c)、(d)當剪切速率超過某一臨界值時，就容易出現(xiàn)彈性湍流，導(dǎo)致流動不穩(wěn)地，隨著剪切速率的增加，擠出物的外觀一次出現(xiàn)便秘粗糙（如鯊魚皮狀或桔子皮狀）、尺寸周期性起伏（如波紋狀、竹節(jié)狀和螺旋狀）不規(guī)則擠出物；(e)最后導(dǎo)致完全無規(guī)則的擠出物斷裂，稱為熔體破裂。
熔體破裂的機理目前尚無統(tǒng)一認識，但各種假定都認為這也是高分子熔體彈性行為的表現(xiàn)。出現(xiàn)熔體破裂的臨界剪切速率取決于分子結(jié)構(gòu)和剪切歷史。
展開 模流分析UDB文件擬合流程及擬合所需參數(shù)獲取方法
</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify">國高材分析測試中心可依據(jù)GB、ISO、ASTM等測試標準，通過高低溫萬能試驗機、高壓毛細管流變儀、靜態(tài)熱機械分析儀等設(shè)備，獲取材料仿真模擬所需的彈性模量、泊松比、粘度、密度等數(shù)據(jù)并制作能夠直接用于模流分析的UDB文件。</p><p><br></p>
展開 【干貨】獨山子大中空聚乙烯專用料加工及使用性能評估方法
2.3 測試與表征
MFR按GB /T 3682—2018《熱塑性塑料熔體 質(zhì)量流動速率( MFR) 和熔體體積流動速率( MVR) 的測定》測試；
密度按GB/T 1033—2008《塑料 非泡沫塑料 密度的測定》測試；
熔融結(jié)晶性能按GB/T 19466—2004 《塑料 差 示掃描量熱法( DSC) 》測試；
氧化誘導(dǎo)時間按GB/T 19466—2009 《塑料 差 示掃描量熱法( DSC) 》測試；
拉伸性能按GB/T 1040—2006 《塑料 拉伸性 能的測定》測試；
彎曲性能按GB/T 9341—2008《塑料 彎曲性 能的測定》測試；
抗沖擊性能按GB/T 1043—2008《塑料 簡支 梁沖擊性能的測定》測試；
利用凝膠滲透色譜儀測試相對分子質(zhì)量及其 分布,溶劑為鄰二 氯苯,標樣為聚苯乙烯,溫度為135 °C ；
利用高壓毛細管流變儀測試熔體強度,口模長徑比為20：2,預(yù)熱360 s,柱塞速度為0. 1 mm/s,拉 伸加速度為 12 mm/s；
利用哈克轉(zhuǎn)矩流變儀表征加工熱穩(wěn)定性能,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為60r/min,型腔占有率為70% ；
利用哈克轉(zhuǎn)矩流變儀狹縫毛細管口模測試加工范圍和熔體壓力，螺桿直徑為19 mm,螺桿長徑 比為 25：1, 口模尺寸為 0. 8 mm X 20. 0 mm。
展開 