旋轉流變儀的案例
從牛頓流體到彈性固體：旋轉流變儀的高精度流變特性測定與工業應用
旋轉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，以探測懸浮體的構造和性能。從生成材料在數十種扭矩下的簡單黏性流動曲線（黏度與剪切力曲線圖）到測量屈服應力，再到用于模擬食物咀嚼過程的序列，旋轉流變儀可用于多種測試類型。
1. 旋轉流變儀的工作原理
旋轉流變儀在兩個測量板或其他相似的幾何形狀板（如錐板或杯和轉子系統）之間加載樣品。當在上平板施加一個扭矩時，就會在材料上產生一個旋轉剪切應力，并測得所形成的應變或應變速率（切變速率）。
旋轉流變儀
國高材分析測試中心配備高壓毛細管流變儀、旋轉流變儀、轉矩流變儀、PVT等設備，可精確測量熔體黏度、彈性模量、流動曲線等參數，指導材料配方設計、加工條件優化及新產品開發，助力高性能高分子材料的研發與應用。
旋轉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，以及在旋轉試驗過程中，對所施加的向力的控制度更高。
旋轉流變儀可用于測量從膏狀物、凝膠到構造弱的液體在內的多種樣品類型。即使在剪切應力極低的區域，仍能夠控制所施加的剪切力，因此這些儀器適合執行穩定性研究以及測量屈服應力。不過，旋轉流變儀針對數十種扭矩下的使用情形進行了優化，而未針對區分低黏度弱構造流體的黏度進行優化。
此外，當切變速率超過 1000s-1 時，旋轉流變儀會在高剪切區面臨機械約束。借助這些先進復雜的儀器，可以確保測試方法與產品的特定加工流程或使用環境密切匹配。內置的創新軟件非常有用，即使剛入門的流變學家也能夠生成并解讀數據。
展開 多尺度流體表征：旋轉流變儀讀懂物質從“固態”到“液態”的變形語言
旋轉流變儀是研究材料流變行為（如黏度、彈性、屈服應力等）的核心儀器，廣泛應用于高分子、食品、化妝品、醫藥、油墨、涂料等領域。它通過旋轉夾具對樣品施加可控應力或應變，測量材料的力學響應，從而分析其流動和變形特性。
01、流變儀能測什么？
流變儀主要測量材料的以下特性：
黏性（像蜂蜜一樣抵抗流動的能力）
彈性（像橡皮筋一樣恢復形狀的能力）
黏彈性（介于液體和固體之間的行為，比如口香糖）
屈服應力（讓材料開始流動所需的最小力，比如番茄醬）
02、旋轉流變儀基本原理
01
夾具選擇
02
測試模式
01
穩態測試
穩態測試（旋轉模式）：測量黏度隨剪切速率的變化。
旋轉測試使用連續的旋轉運動來使樣品產生持續的同方向層流運動，以得到恒定的剪切速率，在剪切流達到穩定時，測量由于物質內摩擦而產生的阻力。因此，稱為穩態測量。
基本定義：剪切應力、剪切速率、黏度
圖1旋轉測試的平行板模型
旋轉測試有兩種方法，一種是控制剪切速率，即旋轉速度（或剪切速率）為設定參數，扭矩（或剪切應力）為測試參數；另一種方法是控制剪切應力，即扭矩（或剪切應力）為設定參數，旋轉速度（或剪切速率）為測試參數。
圖2 牛頓流體(1)、假塑性流體(2)、脹塑性流體(3)的流動曲線和粘度曲線
02
動態測試
動態測試（振蕩模式）：測量材料的彈性（G'）和黏性（G''），適用于凝膠、高分子材料。用來研究材料在交變外力或應變作用下的流變特性。
展開 旋轉流變儀-穩態模式
旋轉型流變儀的測試模式一般可以分為穩態測試、瞬態測試和動態測試，區分它們的標準是應變或應力施加的方式。
穩態測試用連續的旋轉來施加應變或應力以得到恒定的剪切速率，在剪切流動達到穩態時，測量由于流體形變產生的扭矩。
瞬態測試是指通過施加瞬時改變的應變(速率)或應力，來測量流體的響應隨時間的變化。
動態測試主要指對流體施加振蕩的應變或應力，測量流體響應的應力或應變。動態測試中，可以使用在被測試材料共振頻率下的自由振蕩，或者采用在固定頻率下的正弦振蕩。這兩種方式都可用來測量粘度和模量，不同的是在固定頻率下的正弦振蕩測試在得到材料性能頻率依賴性的同時，還可得到其性能的應變或應力依賴性。
這些工作模式對于旋轉流變儀，如同軸圓筒、錐板和平行板夾具都是一致的。
（一）穩態模式
1、穩態速率掃描
穩態速率掃描通常是在應變控制型流變儀上完成的。穩態速率掃描施加不同的穩態剪切形變，每個形變的幅度取決于設定的剪切速率。通常數據的采集可以是自動模式(在每個速率下進行一次測量)或手動模式(根據用戶的指令進行測量)。剪切速率可以是對數變化、線性變化或離散的。實驗中所要確定的參數為：溫度，掃描模式(對數、線性或離散)，測量延遲時間(從施加當前的剪切速率到測量之間的時間間隔)，數據采集模式(自動、手動)，旋轉方向(對于正的掃描速率，旋轉方向確定第一個剪切速率下驅動電機的旋轉方向)，每次測量的旋轉方向(可以有兩種，一種是數據采集時驅動電機都以設定的旋轉方向旋轉；另一種是數據采集分兩次完成，兩次分別是驅動電機以設定的方向旋轉和以與設定相反的方向旋轉，最終的數據是取二者的平均)。這些參數的設置在不同的流變儀中可能會有一些差異，但基本原理都相同。穩態速率掃描可以得到材料的粘度和法向應力差與剪切速率的關系。
展開 熱塑性長纖復材的介紹與量測
圖2(a)為G?ttfert的毛細管流變儀(Capillary Rheometer)，是目前發展最成熟且應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所生產之旋轉流變儀，于裝置上旋轉夾具時可以進行動態黏彈性(Viscoelasticity)測量，利用旋轉流變儀進行動態頻率振蕩(Oscillation)實驗，得到一般旋轉流變儀于穩態(Rotation)實驗中無法獲取儲存模數(Storage modulus, G’)與損失模數(Loss modulus, G”)。儲存模數(G’)與損失模數(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旋轉流變儀
LFT的量測結果
圖3為毛細管流變儀實驗所得的剪切黏度，可藉由實驗數據進行數學模型擬合，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則是旋轉流變儀的黏彈特性實驗結果，藉由時間-溫度迭加原理（Time-Temperature Superposition，簡稱TTS）處理實驗數據，并將實驗結果結合數學模型擬合成一條主曲線(master curve)，可從曲線內觀察到溫度、模數與角頻率的關聯性，并利用黏彈特性延伸至降溫時產品的收縮與翹曲。
圖3：LFT的剪切黏度
圖4：LFT的黏彈特性
結語
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化的調整制程參數?？剖⒖萍疾牧狭繙y實驗室因應近年輕量化對于復材的需求，致力于優化復合材料的量測。
展開 
流變儀、DSC等對不飽和聚酯樹脂固化反應行為的分析在SMC中的應用
幾種儀器和測試方法介紹
旋轉流變儀的基本原理
A、應變控制型
?驅動一個夾具
?測量產生的扭矩
?控制應變，測量應力
B、應力控制型
?施加一定的力矩
?測量產生的旋轉速度
?控制應力，測量應變
DSC的基本原理
DSC是指在程序控制溫度下，測量樣品與參比物的溫度與功率差的一種技術。
A、功率補償型
?試樣和參比具有獨立的加熱器和傳感器
?直接測量功率差
?美國PE公司的專利產品
B、熱流型
?與DTA非常相似，可認為是定量的DTA
?共用一個加熱源
?測量試樣和參比的溫度，通過溫差由軟件計算功率差。
DEA的基本原理
DEA，介電法樹脂固化監測儀，是通過測試試樣固化過程中介電性能的變化，以監測樹脂的固化反應過程。
?測試的是樣品的介電變化
?可測試液體樣品
?也可測試SMC片料
模擬模壓放熱曲線測試
該儀器由日本進口SMC生產線自帶，通過小型氣動壓機模擬真實的模壓現場，由熱電偶記錄固化放熱曲線，配套軟件自動分析凝膠時間、固化時間、放熱峰溫度。
典型溫度-時間曲線
樹脂凝膠時間的調整方法及意義
SMC模壓過程
樹脂固化過程
關鍵點
?SMC片料可流動的階段是樹脂的引發階段。
?SMC片料的充模時間由樹脂高溫下的凝膠時間決定。
?樹脂的凝膠時間由阻聚劑決定。
?通過阻聚劑調整凝膠時間。
展開 汽車進氣管用TPEE改性材料的流變性能和熔體強度研究
因此，這一成型工藝對材料有特殊性能要求，在熔融狀態下，熔體狀材料需要具有一定的強度，而常規牌號的TPEE均不能滿足這一要求，本文通過添加環氧類擴鏈劑對注塑級TPEE進行擴鏈，以動態流變性能判斷TPEE熔體強度是否能滿足3D吹塑要求。
01
試驗方案
旋轉流變測試：旋轉流變測試在旋轉流變儀上進行，測試樣品經充分烘干后在230℃熔融熱壓成直徑25cm，厚1.8mm的圓片。測試采用恒應變模式，測試溫度為230℃,應變率為3%以保證測量過程處于樣品線性黏彈區范圍內。小幅震蕩速率范圍為100~0.1rad/s，實時記錄樣品復數黏度η’彈性模量G’黏性模量G’’。
熔體拉伸強度測試：熔體強度測試在旋轉流變儀上進行，拉伸應變速率為0.01S-1，0.05S-1，0.1S-1。
國高材分析測試中心旋轉流變儀
02
動態流變性能
聚合物復數粘度對分子結構很敏感，包括分子量，分子量分布，支化結構等。圖1為樣品的復數黏度與角頻率的關系變化圖，可以看出，所制備的一系列樣品均呈現出典型的非牛頓流體特征，隨著角頻率增加，復數粘度降低，樣品呈現剪切變稀現象。隨著角頻率的增大，樣品粘度呈下降趨勢，說明分子結構中存在鏈纏結，在測試過程中，分子鏈解纏結，復數黏度下降。此外，隨著擴鏈劑增加，樣品復數粘度剪切變稀程度增加，這一現象說明樣品具有較長的熔體松弛時間，TPEE分子內形成支化結構，在對樣品施加應變時，由于支化結構的存在，主鏈變形收縮受到限制，從而使得松弛時間范圍變寬，松弛時間延長。
圖1 復數粘度隨角頻率變化
儲能模量是表征彈性體彈性的一個重要參數，對分子鏈結構中支化程度非常敏感。圖2是系列樣品的儲能模量隨角頻率變化圖。
展開 高分子材料流變學簡介-流變參數
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構。
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，因此在科學研究與工業上都得到了廣泛的應用。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，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產生的拉伸流動，采用Cogswell方法進行換算得到粘度值。
彈性參數
與聚合物彈性相關的參數很多，最常用的有：第一法向應力差N1、第一法向應力系數ψ1、剪切彈性模量G、松弛時間λ (或松弛時間譜iλ)、復數模量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流變儀，是測定聚合物彈性參數的常用儀器。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合流體，不應采用錐板流變儀。旋轉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。采用穩態剪切模式可以方便地測得聚合物的彈性參數N1、ψ1等隨剪切速率的變化，G與λ1可通過換算得到。但穩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，可通過應變模式測得。
對于彈性參數的測定，除了采用旋轉流變儀外，還可考慮采用毛細管流變儀或窄縫流變儀。
展開 旋轉流變儀-錐板結構
錐板結構是粘彈性流體流變學測量中使用最多的幾何結構。很少量的樣品置于半徑為R的平板和錐板之間，錐板的頂角很小。在外邊界，樣品應該有球形的自由表面。對于粘性流體，錐板也可以置于平板下方，錐板或平板都可以旋轉。在錐頂角很小的情況下，在板間隙內速度沿θ方向的分布是線性的。
在錐頂角很小的情況下，剪切速率是常數，并且相應的流動為簡單剪切流動。這個結果是從牛頓流體得出的，這里也假設對于粘彈性流體它也成立。因此，一般建議錐頂角應該小于3°。
錐板結構是一種理想的測量結構，它主要的優點在于：
(i)剪切速率恒定，在確定流變學性質時不需要對流動動力學作任何假設。不需要流變學模型；
(ii)測試時僅需要很少量的樣品，這對于樣品稀少的情況顯得尤為重要，如生物流體和實驗室合成的少量聚合物；
(iii)體系可以有極好的傳熱和溫度控制；
(iv)末端效應可以忽略，特別是在使用少量樣品，并且在低速旋轉的情況下。
錐板結構也存在一些缺點，主要表現在：
(i)體系只能局限在很小的剪切速率范圍內，因為在高的旋轉速度下，由于慣性的作用，聚合物熔體不會留在錐板與平板之間。對于低粘度和有輕微彈性的流體，可以使用杯來代替平板，這樣可以得到大的剪切速率；
(ii)對于含有揮發性溶劑的溶液來講，很難消除溶劑揮發和自由邊界帶來的影響。為了減小這些影響的作用，可以在外邊界上涂覆非揮發性流體，如硅油或甘油。但是要特別注意所涂覆的物質不能在邊界上產生明顯的應力；
(iii)對于多相體系，如固體懸浮液和聚合物共混物，如果其中分散粒子的大小和板間距相差不大，就會引起很大的誤差。對于多相體系的最佳選擇是同軸的平行板夾具
(iv)應該避免用錐板結構來進行溫度掃描實驗，除非儀器本身有自動的熱膨脹補償系統。
有時可以使用截頂錐來代替圓錐。使用截頂錐，在實驗上更容易設定校正的間距。
展開 旋轉流變儀-瞬態模式
實驗中所要確定的參數有：剪切速率，溫度，取樣模式(關于時間為對數或線性)和數據點數目，方向(對于應變控制流變儀，表示在正應變下驅動電機的旋轉方向)。一般允許有多個連續的測試區間，可以連續地進行不同階躍應變速率的測試。若剪切速率設定為零，則在數據采集時驅動電機不轉動，可以用來研究穩態剪切后的松弛過程。階躍應變速率測試可以用來確定：①恒定溫度下的應力增長和松弛過程；②穩態剪切后的松弛過程。
聚合物熔體和濃溶液對突加的剪切速率有兩種不同的響應，這取決于不同的剪切速率。在低剪切速率下，剪切應力和第一法向應力差隨著時間逐漸增大，直到得到平衡；在高剪切速率下，剪切應力和第一法向應力差都存在一個“過沖”，然后再降低得到平衡。這種過沖是由于聚合物纏結密度的減小需要一定時間。當剪切應力的施加快于聚合物的自然響應，就會出現這種過沖現象。下圖顯示了當聚合物熔體或濃溶液在瞬間施加高剪切速率時應力的“過沖”現象，聚合物鏈的解纏和構象的變化速率是其主要的影響因素。
2、應力松弛
應力松弛是施加并維持一個瞬態形變(階躍應變)，測量維持這個應變所需的應力隨時間的變化。實驗中所要確定的參數有：應變，溫度，取樣模式(關于時間為對數或線性)和數據點數目，方向(對于應變控制流變儀，表示在正應變下驅動電機的旋轉方向)。應力松弛模量G (t)可以通過測得的應力除以應變常數得到。下圖顯示了典型的應力松弛曲線，其中動態值G′的計算是假設G′ (1/ω)? G (t)。
3、蠕變
蠕變實驗正好與應力松弛相反，它給樣品施加恒定的應力，測量樣品的應變隨時間的變化。實驗中所要確定的參數有：應力，溫度，取樣模式(關于時間為對數或線性)和數據點數目。測得的應變除以施加的應力可以得到蠕變柔量J (t)。一般允許有多個連續的測試區間。
展開 旋轉流變儀-平行板結構
因此平行板更適用于測量聚合物共混物和多相聚合物體系(復合物和共混物)的流變性能。
(vi)平的表面比錐面更容易進行精度檢查。
(vii)通過改變間距和半徑，可以系統的研究表面和末端效應。
(viii)平行板的表面更容易清洗。
同軸圓筒、錐板和平行板這三種不同的測量系統分別適用于不同的測量場合。但是在某些場合，可能存在多種測量系統都適用的情況。雖然不同結構的流變儀可以完成類似的實驗，但是選擇最合適的結構對于得到理想的結果是非常重要的。
來源：周二聚烯烴
新能源汽車用聚丙烯基微發泡材料應該更關注熔體粘度還是熔體強度？
熔融指數儀在標準化的溫度、負荷（通常為2.16kg，5kg等）和口模尺寸下，測量10分鐘內從口模擠出的熔體質量（MFR，單位g/10min）或體積（MVR）。MFR值與熔體粘度呈反比關系，即MFR值越高，表明材料在該測試條件下的粘度越低。此方法優點是設備成本低、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）下提供數據，無法反映實際加工中寬廣剪切速率范圍內粘度的變化（剪切稀化行為）。
旋轉流變儀和毛細管流變儀則用于獲取全面流變數據。旋轉流變儀（通常采用平行板或錐板夾具）可在很寬的頻率（剪切速率）范圍內施加振蕩剪切，精確測量材料的復數粘度、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（n）等關鍵參數。這些數據對于計算機輔助工程（CAE）模擬和精確的工藝優化極為有價值。
國高材分析測試中心流變研究室
高壓毛細管流變儀（左）、轉矩流變儀（右）
轉矩流變儀是一種模擬實際加工過程的綜合測試設備。物料在混合腔中經加熱、剪切，儀器通過測量驅動轉子所需的轉矩來反映物料的表觀粘度（轉矩越高，粘度越大）。通過分析“轉矩-時間”曲線，可獲取塑化時間、平衡轉矩及熱穩定性等關鍵加工參數。該設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，是連接實驗室數據與生產實踐的重要工具。
工程案例
吹膜工藝是體現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泡材料應該更關注熔體粘度還是熔體強度？
熔融指數儀在標準化的溫度、負荷（通常為2.16kg，5kg等）和口模尺寸下，測量10分鐘內從口模擠出的熔體質量（MFR，單位g/10min）或體積（MVR）。MFR值與熔體粘度呈反比關系，即MFR值越高，表明材料在該測試條件下的粘度越低。此方法優點是設備成本低、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）下提供數據，無法反映實際加工中寬廣剪切速率范圍內粘度的變化（剪切稀化行為）。
旋轉流變儀和毛細管流變儀則用于獲取全面流變數據。旋轉流變儀（通常采用平行板或錐板夾具）可在很寬的頻率（剪切速率）范圍內施加振蕩剪切，精確測量材料的復數粘度、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（n）等關鍵參數。這些數據對于計算機輔助工程（CAE）模擬和精確的工藝優化極為有價值。
國高材分析測試中心流變研究室
高壓毛細管流變儀（左）、轉矩流變儀（右）
轉矩流變儀是一種模擬實際加工過程的綜合測試設備。物料在混合腔中經加熱、剪切，儀器通過測量驅動轉子所需的轉矩來反映物料的表觀粘度（轉矩越高，粘度越大）。通過分析“轉矩-時間”曲線，可獲取塑化時間、平衡轉矩及熱穩定性等關鍵加工參數。該設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，是連接實驗室數據與生產實踐的重要工具。
工程案例
吹膜工藝是體現熔體強度重要性的典型場景。
展開 動力電池浸沒式冷卻液的熱管理與流變動力學研究
▲ 圖2 氧化銅（a）與氧化鋁（b）納米顆粒的掃描電子顯微鏡圖像
核心檢測與制備設備
為確保底層物性表征數據的極致精確，本研究依托國高材分析測試中心的高精尖儀器矩陣，主要投入的核心制備與檢測設備包括：
▲ 圖3 場發射掃描電子顯微鏡
▲ 圖4 激光閃射導熱儀
▲ 圖5 旋轉流變儀
結果分析
導熱性能分析
熱導率是評價冷卻液能否有效實施電池熱管理的核心宏觀參量。本研究利用瞬態平面熱源法導熱儀進行了系統測試，規避了自然對流帶來的誤差。
▲ 圖6 純冷卻液與不同體積分數納米顆粒冷卻液的導熱系數：（a）氧化銅與（b）氧化鋁
純液態在25°C與55°C時的導熱系數分別為0.1390 W/(m·K)與0.1450 W/(m·K)。測試數據表明，微量納米顆粒的介入引起了導熱網絡的質變。對于CuO納米流體，隨著體積分數的增加，導熱系數呈現單調遞增趨勢；在體積分數達到0.15%時，相比純液實現了高達20%與25%的非線性增強。在動力電池熱管理系統中，導熱系數25%的提升意味著冷卻介質能夠更快帶走高倍率充放電產生的廢熱，緩解熱應力積聚。
Al?O?納米流體的導熱強化則具有明顯的濃度臨界值特征。在濃度為0.05%時，強化幅度達到峰值（20%與21%）；但超過0.1%后，導熱系數出現了輕微衰退。研究團隊分析指出，這主要是由于顆粒濃度升高后內聚相互作用力增強，鎖死了顆粒自由度并引發了微觀范德華力團聚，進而降低了有效的固液換熱界面面積。
流變動力學分析
冷卻介質的流變學特性直接決定了動力電池系統的泵送壓降、流場分布以及對復雜流道的適應能力。通過旋轉流變儀，本研究在寬剪切速率范圍內對樣品進行了高精度掃描。
展開 塑料螺旋流動測試：評估材料充模能力的核心方法
流變性能評價
Rheological Performance Evaluation
國高材分析測試中心，依托逾30年專業經驗，為您提供全面的材料流動性解決方案。服務涵蓋螺旋線流動、旋轉/毛細管流變、PVT等精準測試，深度解析材料加工行為，并提供高保真模流分析數據支持，助力優化工藝與產品。咨詢電話：020-66221668。
推薦閱讀
RECOMMEND
多尺度流體表征：旋轉流變儀讀懂物質從“固態”到“液態”的變形語言
ASTM D6641復合材料壓縮試驗方法分享
原子力顯微鏡（AFM）在電池電極層的表征應用
毛細管流變儀的模塊化測試技術
■儀尊科技 / 胡積潤 技術經理
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性。隨著技術的發展，毛細管流變儀除了可以做常規的流變分析，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)，黏度與壓力相關性以及壁滑移效應的反向壓力測試(Counter pressure)，研究壓力、溫度、體積相關性的PVT測試單元，測定不同溫度、壓力下材料導熱系數的熱導率(Thermal conductivity)單元，研究熔體不穩定流動的鯊魚皮(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」。表觀黏度的產生，是基于一個理想的數學模型，簡單來說，就是將毛細管中流動的物料看作是牛頓流體，并將機械結構簡化后進行分析計算。而實際流體流動過程，要比假設的理想模型復雜得多，要得到更真實的黏度數據，就需要通過各種方法對表觀數據進行校正。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，實際機械結構中，流體的壓力測量點，與分析模型中的完全發展流動區并不重合（如圖1所示），
圖1：料筒與毛細管中流體內部壓力分布示意圖
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的那樣靜置不流動，為了得到更真實的黏度數據，就需要做Mooney校正。
展開 