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關注創建者:匿名 創建時間:2025-12-29
流變測試的視頻教程
模流分析系列課——材料基礎物理性分析
準靜態力學性能測試基本原理 2. 設備選型及管理方法 3.?測試標準及操作介紹 4. 測試影響因素 5.?測試中常遇到的問題解決方法 材料流變性能 1.材料流變性能測試種類及基本原理 2. 設備選型及管理方法 3. 測試標準及操作介紹 4. 測試影響因素 5. 應用案例 材料基礎物理性分析 1.?準靜態力學性能測試基本原理 2. 設備選型及管理方法 3.?
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流變測試的實例教程
■北京化工大學 / 謝鵬程 教授
前言
聚合物的流變特性參數,可以用來判斷材料及配方體系選擇的正確性,確定合理的加工工藝條件,還可以指導射出機設備的參數設計,從而提高產品質量。因此,獲得聚合物流變參數的準確數據,對于射出過程實際成型和CAE 模擬都具有十分重要的意義。目前實驗室已經具有多種流變測試儀,但是基于射出裝備的流變在線測試研究很少,也沒有成熟的在線設備。為此,本文基于射出機提出了聚合物流變參數在線測試系統,包括測試裝置和測量系統等;然后利用此系統對典型聚合物的流變特性進行了在線測試,并用黏度模型擬合了聚合物的黏度曲線;最后對本在線測試技術進行了總結。
裝置
開發了一種(首圖)所示的特殊測試裝置,用于在線測量聚合物的流變性能。移去噴嘴后,將該裝置組裝到射出機中,以在正常加工條件下測量流變量據。
圖1:聚合物流變參數在線測試裝置示意圖(1:塞蓋、2:后機體、3:短毛細管、4:中機體、5:螺栓連接組件、6:熱電偶、7:前機體、8:長毛細管、9:加熱圈、10:螺桿、11:壓力傳感器)
裝置結構如圖1 所示,本在線流變測試裝置主要包括毛細管、壓力傳感器、熱電偶以及機體和塞蓋等,其結構不同之處在于本流變測試裝置的測試物料是由射出機的塑化系統預塑化和射出的,并且物料連續通過兩個串聯的毛細管,這種結構實現了物料在射出工況下的流變性能測試,而且嚴格保證了Bagley 校正所要求的在同一流體速率下選擇不同長度的毛細管。
展開 高分子材料的流變特性簡介
■蘇州誠模精密 / 孫同杰經理&韓強檢測工程師
高分子材料的黏彈性
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。比如,用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。動態黏彈性的測量通常采用的是轉子型流變儀,比如錐板式流變儀、同軸圓筒流變儀等,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。
展開 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 PVT測試
除上述測試功能外,根據ISO17744標準,毛細管流變儀還可以實現PVT測試功能。將毛細管流變儀下端封閉,在料筒里加入一定質量的樣品,通過驅動柱塞來控制壓力,使用高精度位移傳感器記錄柱塞位置并計算出體積,并可以通過料筒外部的冷卻夾套實現線性降溫,以此得到聚合物在射出過程中壓力、溫度和體積之間的關系。最高降溫速率可達25K/min,最大壓力可以2500bar。為射出成型提供必不可少的模流分析測量數據(見圖4)。
圖4:PVT測試與Tait方程擬合
鯊魚皮測試
在聚合物加工過程中,物料的流動狀態受到諸多內部和外部影響因素,常出現流動不穩定的情形,使材料表面出現畸變,鯊魚皮畸變是最常見的畸變現象,這種現象的產生往往和高頻率的壓力波動相關聯。因此,在材料表面出現可見的畸變之前,可以通過檢測壓力的變化來進行識別。傳統的壓力傳感器由于響應速度慢,無法測出這種規律性的波動,必須使用高頻的壓力傳感器(如圖5所示)。
圖5:鯊魚皮測試
結論
隨著測試技術的發展,越來越多的測試功能,可以通過模塊化的方式集成到毛細管流變儀系統。這就使得我們可以更加經濟地從單一設備上獲得更多材料的立體信息。
展開 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 
流變測試的相關專題、標簽、搜索
流變測試的最新內容
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03、國高材流變測試服務
01
技術參數
?設備名稱:旋轉流變測試儀
?設備型號: DHR
?配備口模: 錐板、平板、搖擺
素材來源于網絡
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為了研究材料在吹膜應用中的氣泡穩定性,專門制備了梯形PE共混樣品進行拉伸流變測試。該共混樣品的剪切稀化行為與LDPE相當,其性能介于0.03 g(方案2)與0.06 g(方案3)癸二烯樣品之間。
僅憑熔融指數等流動性數據不足以判斷材料在吹膜、發泡等拉伸流場中的加工行為,必須結合專業流變測試進行綜合評估,才能為材料選擇與工藝優化提供準確依據。
為了研究材料在吹膜應用中的氣泡穩定性,專門制備了梯形PE共混樣品進行拉伸流變測試。該共混樣品的剪切稀化行為與LDPE相當,其性能介于0.03 g(方案2)與0.06 g(方案3)癸二烯樣品之間。
僅憑熔融指數等流動性數據不足以判斷材料在吹膜、發泡等拉伸流場中的加工行為,必須結合專業流變測試進行綜合評估,才能為材料選擇與工藝優化提供準確依據。
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’’。
曾任河南大學化學化工學院副教授,主要從事多相多尺度復雜流體的流變測量,指導過多家企業產品性能評估的流變方法開發,幫助多家企業建立流變測試方法和標準程序,在產品性能流變學評估方面有較為豐富的經驗,擅長分析和處理產品設計、儲存和應用場景中的流變議題。
■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
轉子型流變儀測試的剪切速率范圍約為10
-3~10
-2 s
-1之間,而毛細管流變儀可測試的剪切速率范圍一般在10
-1~10
4 s
-1之間。
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。