动态流变测试系统技术指标

水凝胶流变测试一、介绍水凝胶是一种具有高度可调节性和可切割性的材料，在生物医学、化学、材料科学等领域有广泛的应用。

在设计和优化水凝胶的性能时，了解其流变特性是十分重要的。

本文将对水凝胶流变测试的方法和应用进行详细讨论。

二、流变测试的基本原理1. 流变学基础知识在了解水凝胶的流变测试之前，我们首先需要了解一些与流变学相关的基本知识。

(1) 应力和应变在流变学中，应力是指物体内部的分子间相互作用力，而应变则是指物体在外部作用力下发生的变形。

应力和应变的关系可以通过应力-应变曲线来描述。

(2) 弹性和粘性物体的流变性质可以分为弹性和粘性两个方面。

弹性是指物体受力后可以恢复到初始状态的能力，而粘性则表示物体在受力后会发生永久变形。

2. 流变测试的原理流变测试是一种用来测量物质流变性质的实验方法。

在水凝胶研究中，常用的测试方法包括剪切测试、拉伸测试和压缩测试等。

(1) 剪切测试剪切测试是指通过施加剪切力来研究材料的流变性质。

在剪切测试中，通过测量应力和应变的关系可以得到材料的剪切模量和黏度等参数。

(2) 拉伸测试拉伸测试主要用来研究材料的弹性和延展性等性质。

在拉伸测试中，可以通过测量应力和应变的关系来计算材料的弹性模量和极限拉伸应变等参数。

(3) 压缩测试压缩测试主要用来研究材料的压缩性能。

通过测量应力和应变的关系可以得到材料的压缩模量和压缩应变等参数。

三、常用的流变测试方法1. 平板剪切流变仪平板剪切流变仪是一种常用的流变测试设备，可以用来研究物质的剪切流变性质。

在测试过程中，将待测样品置于两个平行的平板之间，施加剪切力并测量力和位移的关系，从而得到样品的流变特性。

2. 拉伸流变仪拉伸流变仪可以用来研究材料的拉伸流变性质。

该设备通过施加拉伸力，并测量力和位移的关系，来获取材料的拉伸性能。

3. 压缩流变仪压缩流变仪用于测试材料的压缩流变性质。

通过施加压缩力并测量力和位移的关系，可以获得材料的压缩性能指标。

DHR-1、DHR-2、DHR-3系列旋转流变仪是目前世界上最先进的马达电机和传感器相结合的流变仪，拥有多项科技发明和技术专利。

作为流变测量技术的领导者，TA仪器最新推出的DHR系列流变仪拥有多项新技术。

专利拖杯电机、第二代磁悬浮轴承、双读头光学编码器、力平衡传感器以及真实位置传感器系统地整合在一起组成结构简洁、性能卓越的单头旋转流变仪。

与上一代流变仪相比，DHR流变仪的性能和指标均有大幅度的提升，从而可以实现无与伦比的真实应变、应变速度和应力控制以及法向力精确测量。

智能识别温控系统和夹具系统在DHR流变仪上均为标准配置。

包括Peltier 板、Peltier同心圆筒及其附件、环境控制炉、电加热板、新型双极Peltier板、上加热板、干法和湿法沥青测试系统，其中环境控制炉采用对流-辐射加热技术配合液氮冷却可实现从-160℃到600℃宽裕范围控制温度。

DHR还有许多特色部件，新双壁圆环界面流变测试单元、溶剂阱/防挥发系统、Peltier浸泡扭摆附件、压力单元、小角光散射附件、紫外光-可见光固化附件等，使其功能更加强大，也更显人性化设计。

采用DHR-2进行低温条件下硫化橡胶动态机械分析。

橡胶样品尺寸为
60×13×2mm。

加工设备与应用CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2018， 35（4）： 75聚乙烯（PE）是树脂中分子结构最简单的一种，其原料来源丰富，价格低廉，具有质量轻、无毒、耐化学药品腐蚀、电绝缘以及耐低温等优点，并且品种较多，易于加工成型，可满足不同的性能要求，是目前产量最大的树脂，广泛应用于电器工业、化学工业、食品工业、机器制造业、农业等。

本工作主要研究了动态流变在PE结构分析中的应用。

1 动态流变性能测试与静态流变性能测试聚合物流变性能测试方法按施力方式不同，可分为稳态流变测试和动态流变测试。

稳态流变又叫静态流变，是在一定应力或应变条件下的稳态剪切流的测试方法；动态流变是在周期应力或应变条件下的振荡剪切流的测试方法。

静态流变测试与动态流变测试的差异包括：1）在静态流变测试下，连续形变常会造成高分子，特别是多组分高分子形态结构的变化甚至破坏，而动态流变测试方法通常在小应变条件下测量，测试过程对材料本身结构影响很小。

2）动态流变性能主要反映熔体的变形能力，而静态流变性能主要反映熔体的流动能力。

3）高分子材料呈聚乙烯的动态流变行为分析高凌雁，王群涛，郭 锐，王日辉，许 平，石 晶（中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司研究院，山东省淄博市 255400）摘要：采用动态流变测试研究了角频率、黏度、储能模量、损耗模量、损耗因子等的变化规律，并讨论了它们与聚乙烯分子结构的关系。

结果表明：交点模量（G x）对应的频率越低，聚乙烯的重均分子量越大；G x的纵向位置越低，聚乙烯的相对分子质量分布越宽；宽分布可以使聚乙烯剪切变稀行为更加明显，但不能排除长支链的影响；通过动态黏度-虚数黏度曲线和损耗因子随角频率的变化可以判断树脂结构中是否含有长支链。

关键词：聚乙烯 动态流变 相对分子质量 相对分子质量分布 长支链中图分类号：TQ 325.1+2文献标识码：B 文章编号：1002-1396（2018）04-0075-04Analysis of dynamic rheology behavior of PEGao Lingyan，Wang Quntao，Guo Rui，Wang Rihui，Xu Ping，Shi Jing（Research Institute of Qilu Branch Co.，SINOPEC，Zibo 255400，China）Abstract：Dynamic rheological tests were conducted to investigate the laws of the angular frequency，viscosity，storage modulus，loss modulus，and loss factors，whose function with the molecular structure of polyethyelene were discussed as well. The results show that the lower the frequency corresponding to module of intersection（G x） is，the larger the weight average molecular weight of PE is. The lower the longitudinal position of G x is，the wider the molecular mass distribution of the resin is. Wide distribution can make the resin shear thinning behavior more obvious，but it fails to eliminate the effect of long chain branching. The long-chain branching can be judged by the changes of dynamic viscosity-imaginary viscosity curve and loss factor as a function of angular frequency.Keywords：polyethylene；dynamic rheology；relative molecular mass；relative molecular mass distribution； long-chain branching收稿日期：2018-01-27；修回日期：2018-04-26。

陶瓷浆料流变性能测定测定陶瓷浆料的流变性能是为了评估其在加工、施工和应用过程中的流动行为和变形特性。

陶瓷浆料通常由陶瓷粉体和液体（如水或有机溶剂）构成，其流变性能对于陶瓷制品的性能和质量具有紧要影响。

流变性能以下是一些常用的方法和设备用于测定陶瓷浆料的流变性能：粘度测定：粘度是浆料流动性的紧要指标。

常见的方法包含旋转式粘度计和锥盘粘度计。

旋转式粘度计通过测量浆料在旋转圆柱体或球体四周形成的剪切应力和剪切速率之间的关系来计算粘度。

锥盘粘度计则使用一个锥形盘和固定间距的盘来测量浆料的粘度。

流变曲线分析：通过测量浆料在剪切应力或剪切速率变动时的流动行为，可以绘制流变曲线。

这可以使用旋转式流变仪或剪切切变仪来完成。

流变曲线供给了关于浆料的剪切应力、剪切速率和粘度随时间和剪切条件变动的信息。

动态剪切测试：动态剪切测试用于讨论浆料的动态流变行为，包含弹性模量、储存模量和损耗模量等。

这可以使用动态力学分析仪（DMA）或频率扫描测试来完成。

流变性质的温度倚靠性：仿佛于聚合物浆料，陶瓷浆料的流变性质也可能随温度变动而更改。

通过在不同温度下进行流变性测试，可以讨论温度对浆料流动性的影响。

这些方法和设备可以帮忙评估陶瓷浆料的黏度、流动性、剪切稀释效应、剪切变稀效应和触变性等关键流变性能。

依据实在需求和应用，可以选择适当的方法来测定陶瓷浆料的流变性能。

流变仪流变仪是陶瓷浆料流变性测定的可选仪器，选择合适的流变仪需要考虑多个因素，包含应用领域、测试需求、预算和试验室条件等。

以下是选择合适流变仪的几个关键考虑因素：测试类型和应用领域：首先要确定你将进行哪种类型的流变性能测试以及应用领域是什么。

不同的流变仪可能专注于不同的测试类型，例如粘度测定、动态剪切测试、温度倚靠性测试等。

依据你的需求，选择具备适合你应用领域的测试功能的流变仪。

流变参数范围：确定你需要测试的流变参数范围，例如剪切速率、剪切应力、频率等。

确保流变仪具有充足的范围和灵敏度来足够你的测试要求。

流变仪的工作原理1.旋转流变仪：有两种，控制应力型和控制应变型A：控制应力型:使用最多，如Physica MCR系列、TA的AR系列、Haake、Malven，都是这一类型的流变仪；其中Physica的马达属于同步直流马达，这种马达相对响应速度快，控制应变能力强；其他厂家使用的属于托杯马达，托杯马达属于异步交流马达，这种马达响应速度相对较慢。

这一类型的流变仪，采用马达带动夹具给样品施加应力，同时用光学解码器测量产生的应变或转速。

B：控制应变型：目前只有ARES属于单纯的控制应变型流变仪，这种流变仪直流马达安装在底部，通过夹具给样品施加应变，样品上部通过夹具连接倒扭矩传感器上，测量产生的应力；这种流变仪只能做单纯的控制应变实验，原因是扭矩传感器在测量扭矩时产生形变，需要一个再平衡的时间，因此反应时间就比较慢，这样就无法通过回馈循环来控制应力。

2.毛细管流变仪毛细管流变仪主要用于高聚物材料熔体流变性能的测试；工作原理是，物料在电加热的料桶里北加热熔融，料桶的下部安装有一定规格的毛细管口模（有不同直径0.25～2mm和不同长度的0.25～40mm），温度稳定后，料桶上部的料杆在驱动马达的带动下以一定的速度或以一定规律变化的速度把物料从毛细管口模种挤出来。

在挤出的过程中，可以测量出毛细管口模入口出的压力，在结合已知的速度参数、口模和料桶参数、以及流变学模型，从而计算出在不同剪切速率下熔体的剪切粘度。

3.转矩流变仪实际上是在实验型挤出机的基础上，配合毛细管、密炼室、单双螺杆、吹膜等不同模块，模拟高聚物材料在加工过程中的一些参数，这种设备相当于聚合物加工的小型实验设备，与材料的实际加工过程更为接近，主要用于与实际生产接近的研究领域。

4.界面流变仪：目前这种流变仪有振荡液滴、振荡剪切等几种原理；是流变测试中最难以准确实现的一个领域；还没有一种特别好而又通用的方法。

美国Brookfield公司正式向中国推出R/S Plus系列流变仪美国Brookfield工程实验室（有限公司）是全球首屈一指的粘度测定/流变学研究仪器的专业厂家，70多年来，始终致力于在流体流变学领域研制简单易用的，功能多样的，产品系列齐全的粘度计/流变仪产品，Brookfield的表盘式粘度计（VT），数字式粘度计（DV-E、DV－I+、DV-II+Pro、DV-III_ULTRA）包含4种不同型号（LV，RV，HA，HB）近二十个产品系列，成为全球最畅销的粘度测定仪器，产品覆盖面达到70%以上，并成为一些粘度计生产厂家争相模仿的对象。

水的动态粘度水的动态粘度是指水在流动状态下所表现出来的阻力大小，通常用单位时间内流过单位面积的液体质量来表示。

动态粘度是衡量液体黏稠程度的一个重要参数，它与液体的黏性有关，也是液体流动阻力大小的指标之一。

水的动态粘度随温度、压力、密度等因素而变化。

在常温下，水的动态粘度约为0.001 Pa·s，随着温度升高而逐渐降低。

当水的温度达到100℃时，其动态粘度约为0.0003 Pa·s左右。

此外，水的动态粘度还与压力和密度有关系，在较高压力下或较高密度下，其动态粘度会相应增加。

水的动态粘度对于很多工业生产过程具有重要意义。

例如，在制造纺织品、造纸、油漆等行业中，需要控制液体黏稠程度以确保生产质量和效率。

此外，在石油化工等领域中，对于油品和化学品等液体物质进行流变学测试时也需要测量其动态粘度。

测量水的动态粘度通常使用粘度计进行。

粘度计是一种专门用于测量液体动态粘度的仪器，它通过测量液体在单位时间内通过一个标准孔的质量来确定液体的动态粘度。

常用的粘度计有旋转式粘度计、滑板式粘度计、管式粘度计等。

在实际应用中，水的动态粘度对于流体力学和流变学研究具有重要意义。

例如，在设计水泵和水管道系统时需要考虑水的动态粘度，以确保流体在管道中的稳定流动。

此外，在海洋工程领域中，也需要研究海水等液体物质的动态粘度，以便优化海洋工程设计和运营。

总之，水的动态粘度是衡量液体黏稠程度和流动阻力大小的重要参数，对于很多工业生产过程和科学研究都具有重要意义。

我们需要通过各种手段来测量和控制水的动态粘度，以确保生产效率和质量，并促进科学技术发展。

工业技术CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2023， 40（2）： 44DOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2023.01.10旋转流变仪在高分子材料的结构表征（如相对分子质量及其分布、长支链结构、织态结构等），动、静态黏弹性测试，物理化学变化过程等方面广泛应用［1］。

剪切黏度是表示聚合物流变性能的最常用的参数。

旋转流变仪一般适合测量低剪切速率范围的剪切黏度，在较高剪切速率范围时测得的值容易产生偏离［2］。

利用旋转流变仪的动态频率扫描很容易测量黏度，在应力型流变仪上，设定应力的幅度，施加不同频率的正弦形变，得到黏度随频率的变化曲线。

本工作对低密度聚乙烯进行振荡频率扫描流变实验，通过Cox-Merz规则得到更高剪切速率范围的黏度曲线，同时选取不同的温度进行多次实验，利用时温叠加（TTS）原理和Cox-Merz规则，得到更大频率范围的黏度数据，将两组数据与稳态测试的数据进行比较，分析各种实验方法的准确性和优缺点。

1 实验部分1.1 主要原料与仪器低密度聚乙烯LDPE-1，熔体流动速率为0.25 g/10 min，密度为0.9225 g/cm3，国产。

DHR-2型旋转流变仪，美国TA仪器公司，25 mm平行板夹具。

时温叠加与Cox-Merz规则在流变测试中的应用马 丽，王文燕，韦德帅（中国石油天然气股份有限公司大庆化工研究中心，黑龙江 大庆 163714）摘要：采用旋转流变仪针对低密度聚乙烯进行振荡频率扫描测试，通过Cox-Merz规则和时温叠加原理对测试结果进行数据处理，并对低密度聚乙烯直接进行流动稳态测试，将结果进行对比。

结果表明：将振荡频率扫描实验结果利用时温叠加原理和Cox-Merz规则处理后，可以测得更高剪切速率的数据，但是时温叠加实验比较繁琐，需要进行多个温度的动态频率扫描实验。

关键词：低密度聚乙烯 Cox-Merz规则 时温叠加 剪切速率中国分类号：TQ 325.1+2文献标志码：B 文章编号：1002-1396（2023）02-0044-03 Application of time-temperature superposition and Cox-Merz rule inrheological testMa Li，Wang Wenyan，Wei Deshuai（PetroChina Daqing Chemical Research Center，Daqing 163714，China）Abstract：An oscillation frequency sweep test was carried out on low-density polyethylene with rotating rheometer in this experiment. The test results were processed by use of Cox-Merz rule and the principle of time-temperature superposition and compared with the results of the direct flow steady-state test. The results show that the data of a larger shear rate can be obtained from oscillation frequency sweep test，processed by the principle of time-temperature superposition and the Cox-Merz rule. Higher shear rate can be measured by use of the principle of time-temperature superposition and the Cox-Merz rule，however，the experiment is more cumbersome and requires a dynamic frequency sweep experiment at multiple temperatures.Keywords：low density polyethylene； Cox-Merz rule； time-temperature superposition； shear rate收稿日期：2022-09-27；修回日期：2022-12-26。