聚合物材料熔体流变曲线测定

实验二流变仪法测定塑料熔体的流变性能一、实验目的1.了解转矩流变仪的结构与测定聚合物流变性能的原理。

2.熟悉并掌握在转矩流变仪上测定剪切应力、剪切速率、粘度的方法。

二、实验原理毛细管流变仪是研究聚合物流变性能最常用的仪器之一，具有较宽广的剪切速率范围。

毛细管流变仪还具有多种功能，既可以测定聚合物熔体的剪切应力和剪切速率的关系，又可根据毛细管挤出物的直径和外观及在恒应力下通过改变毛细管的长径比来研究聚合物熔体的弹性和不稳定流动现象。

这些研究为选择聚合物及进行配方设计，预测聚合物加工行为，确定聚合物加工的最佳工艺条件（温度、压力和时间等），设计成型加工设备和模具提供基本数据。

聚合物的流变行为一般属于非牛顿流体，即聚合物熔体的剪切应力与剪切速率之间呈非线性关系。

用毛细管流变仪测试聚合物流变性能的基本原理是：在一个无限长的圆形毛细管中，聚合物熔体在管中的流动是一种不可压缩的粘性流体的稳定层流流动，毛细管两端分压力差为ΔP，由于流体具有粘性，它必然受到自管体与流动方向相反的作用力，根据粘滞阻力与推动力相平衡等流体力学原理进行推导，可得到毛细管管壁处的剪切应力τ和剪切速率γ&与压力、熔体流率的关系。

τ=RΔP/2L γ=4Q/πR3ηa =πR4ΔP/8QL式中R－毛细管半径，cm；L－毛细管长度，cm；ΔP－毛细管两端的压差，Pa；Q－熔体流率，cm3/s；ηa－熔体表观粘度，Pa·s。

在温度和毛细管长径比L/D一定的条件下，测定不同压力ΔP下聚合物熔体通过毛细管的流动速率Q，可计算出相应的τ和γ&，将对应的τ和γ在双对数坐标上绘制τ－γ流动曲线图，即可求得非牛顿指数n和熔体表观粘度ηa。

改变温度和毛细管长径比，可得到代表粘度对温度依赖性的粘流活化能Eη以及离模膨胀比B等表征流变特性的物理参数。

大多数聚合物熔体是属非牛顿流体，在管中流动时具有弹性效应、壁面滑移等特性，且毛细管的长度也是有限的，因此按以上推导测得的结果与毛细管的真实剪切应力和剪切速率有一定的偏差，必要时应进行非牛顿改正和入口改正。

聚合物温度—形变曲线的测定实验三聚合物温度—形变曲线的测定聚合物的温度—形变曲线是研究聚合物热—⼒性质的⼀种⽅法。

这⼀⽅法是在聚合物的测试上施加⼀恒定的或间歇的负荷，并使试样以⼀定的速度加热升温，观察试样形变随温度的变化，以形变对温度作图所得曲线即为温度—形变曲线，⼜称热—机械曲线。

从该曲线上，可以确定试样的玻璃化温度T g，流动温度T f和熔点T m。

这些数据对以评价被测试样的使⽤温度范围和选择成型加⼯条件具有实际意义。

⽤间歇加⼒⽅法可观察到过渡区的松弛现象，求取绝对形变值，进⾏定量计算。

⼀、实验⽬的本实验以聚甲基丙烯酸甲酯圆柱体为试样，⽤持续加⼒或间歇加⼒的⽅法，通过⾃动记录试样形变随温度升⾼⽽发⽣的变化，测定其温度——形变曲线。

通过实验得到：1．掌握测定聚合物温度——形变曲线的实验⽅法以及仪器的使⽤。

2．验证线性⾮晶聚合物的三种⼒学状态理论，并⽤分⼦运动论理论解释温度—形变曲线上各区域的特点。

3．计算聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃化温度T g。

4．计算聚甲基丙烯酸甲酯的杨⽒模量，⾼弹态的初始弹性模量及缠结点间的平均分⼦质量。

⼆、基本原理⾼分⼦链运动单元具有多重性，⽽且它们的运动具有温度依赖性。

当外⼒⼀定时，聚合物在不同的温度范围可以呈现完全不同的⼒学特性。

线性⽆定形聚合物有三种不同的⼒学状态。

在温度⾜够低时，⼤分⼦链段的运动被“冻结”，外⼒的作⽤只能引起⼤分⼦链键长和键⾓的改变，此时聚合物处于玻璃态，表现出模量⼤，形变⼩的硬脆⼒学性质。

当温度升⾼到⼀定值时，分⼦热运动的能量增加，使链段得以运动，此时聚合物处于橡胶态（⾼弹态），表现出模量⼩，形变⼤的质软⽽富有弹性的⼒学性质。

当温度进⼀步升⾼到能使整个⼤分⼦链移动时，聚合物进⼊粘流态，在外⼒作⽤下形变急剧增加⽽且不可逆，如图3-1所⽰。

聚合物由玻璃态向⾼弹态的转变称为玻璃化转变，转变温度为玻璃化温度（T f），由⾼弹态向粘流态转变的温度称为粘流温度（T f）。

聚合物流变试验及应用聚合物流变试验是指通过外力作用下测量材料的流动性和变形性质的实验方法。

它主要应用于测定聚合物材料在不同温度、压力和剪切速率条件下的流变特性，为材料的设计和加工提供重要的参考依据。

聚合物材料的流变特性与材料的结构、分子量分布、共聚能力等因素密切相关。

聚合物在受力作用下会发生流变行为，包括剪切变形、蠕变和弹性回复等。

聚合物流变试验能够定量地反映出材料的流变性质，包括黏度、剪切应力、弹性模量等。

常见的聚合物流变试验有旋转粘度法、挤出流变法、动态力学分析法等。

旋转粘度法是通过旋转流变仪来测量材料的粘度，能够得到材料在不同剪切速率下的流变曲线。

挤出流变法是将材料通过模具挤出，通过测量挤出压力来反映材料的流变性质。

动态力学分析法是利用动态力学分析仪，通过对材料施加振动或周期性应变来测量其弹性模量、剪切模量等参数。

聚合物流变试验在聚合物材料的研究与应用中具有重要作用。

首先，它可以帮助研究者了解聚合物材料的流变性质，为聚合物材料的设计和合成提供依据。

其次，聚合物流变试验可以评估聚合物材料的加工性能，包括熔融加工和成型加工等。

通过对材料的流变特性进行测定，可以确定最佳的加工工艺参数，以提高材料的加工效率和产品质量。

此外，聚合物流变试验还可以判断聚合物材料的稳定性和变形行为，为聚合物材料的应用提供参考。

在聚合物材料的应用中，聚合物流变试验可以用于评估材料的性能和使用寿命。

通过测量材料的流变特性，可以了解其在不同应力条件下的变形行为，以预测材料在实际应用中的稳定性和可靠性。

此外，聚合物流变试验还可以用于研究聚合物材料的改性和加工过程中的变形行为。

通过对材料的流变特性进行研究，可以改进材料的性能，并提高材料的加工性能和机械性能。

综上所述，聚合物流变试验是研究聚合物材料流变性质的重要手段。

通过测定和分析材料的流变特性，可以评价和改善材料的加工性能和使用性能，为聚合物材料的设计和应用提供科学依据。

在未来的研究和应用中，聚合物流变试验将继续发挥重要作用，促进聚合物材料领域的发展与进步。

Rheological Testing Equipments 熔体拉伸流变仪在聚合物熔体强度测试中的应用CHOOSHIN速度梯度方向平行于流动方向,例:吹塑成型中离开模口后的流动,纺丝中离开喷丝口后的牵伸.流动方向速度梯度的方向拉伸粘度（t）: CHOOSHINηa ηtB AC B: ηt 与σ无关:聚合度低的线性高物:POM 、PA-66A ：ηt 随σ↑ 而↑,支化聚合物。

如支化PEC ：ηt 随σ↑而↓,高聚合度PP拉伸粘度与拉伸应力的关系:高拉伸应变速率在低拉伸应变速率下，熔体服从特鲁顿关系式拉伸粘度（ηt ）曲线CHOOSHIN拉伸粘度与拉伸应变速率的关系从结构变化分析:拉伸流动中会发生链缠结,使拉伸粘度降低,但同时链发生伸展并沿流动方向取向,分子间相互作用增加,流动阻力增加,伸展粘度变大.拉伸粘度取决于这两个因素哪一个占优势.典型的拉伸流动曲线Log e Log e平台加工区域应变硬化CHOOSHIN宙兴熔体拉伸简介聚合物熔体拉伸流变仪RHEOTENS主要用于测试熔体强度和测定拉伸流动行为。

它以等速或线性或指数加速方式，通过拉伸一个垂直熔体线料来测量聚合物熔体拉伸特性。

它可以测量拉伸线料的力值，并且可计算拉伸应力、拉伸比和拉伸粘度。

它能辨别在其他测试分析方法（包括剪切测试）中不能测出的微小的差别，显示了其不同的分子结构对拉伸流动的影响。

利用上述流变参数等，进一步分析可得到（1）结构信息，如：分子量分布（MWD），支化等。

拉伸流动比剪切流动更敏感地反映聚合物材料的摹写结构因素。

（2）加工信息，如：模拟实际加工条件，评估拉伸流动的作用，优化工艺条件，提高生产效率等。

（3）验证本构方程，除剪切数据外，拉伸实验数据也为发展材料方程提供了一幅全貌式的图像。

挤出机齿轮泵产生持续恒定的体积流力值测量砝码宙兴熔体拉伸技术特点自由选取测试速度自由选取加速方式，线性或指数模式RHEOTENS 97 软件提供仪器参数设定，试验控制及数据分析拉伸轮表面为齿面，光滑面及锥形光滑面三种导向轮可避免熔体束粘结和缠绕在拉伸轮上。

聚合物溶液流变曲线-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分：聚合物溶液流变曲线是研究聚合物溶液在流动状态下的流变特性的重要曲线之一。

通过对聚合物溶液在不同条件下的流变曲线进行研究和分析，可以更好地了解聚合物溶液的流动行为、流变特性和变形规律，为工程应用和科研研究提供重要参考。

在本文中，我们将对聚合物溶液流变曲线进行全面的介绍和分析，包括其概念、特点、影响因素以及实际应用。

同时，我们也将对聚合物溶液流变曲线的研究现状和未来发展进行展望和总结，以期为相关领域的学者和工程技术人员提供一定的参考和借鉴。

1.2 文章结构文章结构部分:本文将首先对聚合物溶液流变曲线进行概述，介绍其基本概念和特点。

随后将探讨影响聚合物溶液流变曲线的因素，包括溶剂、浓度、温度等。

最后将阐述流变曲线的实际应用，包括在材料工程、医药制备等领域的具体应用案例。

通过对这三个方面的深入探讨，将为读者提供全面的了解和认识，从而更好地理解和应用聚合物溶液流变曲线。

1.3 目的：本文旨在深入探讨聚合物溶液的流变性质，并重点分析聚合物溶液流变曲线的特点、影响因素及实际应用。

通过对聚合物溶液流变曲线的研究，可以更好地了解聚合物在溶液中的流动行为，为工程应用和科研实验提供理论支持和参考依据。

同时，本文旨在为相关领域的研究人员和工程师提供有益的信息和思路，促进聚合物溶液流变曲线研究的进一步发展和应用。

2.正文2.1 聚合物溶液流变曲线概述聚合物溶液的流变性质是指在外加剪切力作用下，其流动行为随时间而变化的性质。

聚合物溶液的流变性质通常通过流变曲线来描述。

流变曲线是描述聚合物溶液剪切应力与剪切速率之间关系的曲线图。

在流变曲线中，通常有剪切应力与剪切速率等参数。

剪切应力是指施加在流体上的力，而剪切速率则是相对于流体内部不同层间的速度差。

当施加的剪切力增加时，剪切应力和剪切速率之间的关系可以呈现出多种不同的形态，如线性、非线性等。

根据流变曲线的形态，可以对聚合物溶液的流变性质进行评估。

聚合物材料中的流变性能测试分析在聚合物材料的开发、制造和应用过程中，流变性能测试是一个重要的环节，其能够有效地评估材料的变形行为、力学性能以及应用性能。

因此，了解聚合物材料中的流变性能及其测试分析方法，对于提高聚合物材料的应用性能、推动聚合物材料的研究和应用具有重要的意义。

一、聚合物材料的流变性能聚合物材料是指一类具有高分子结构的材料，其分子量通常高于10万，这种材料的性能是由其分子结构决定的。

在应用场合中，聚合物材料的性能会随着其形状、尺寸和应力状态的变化而发生变化。

因此，聚合物材料的流变性能对于其应用性能的评估和控制具有重要的作用。

聚合物材料的流变性能包括了黏弹性、塑性和蠕变等性质。

黏弹性是指聚合物材料在受到一定应力时的变形能力，即材料随时间的变形量。

塑性是指聚合物材料在受到应力时，随着应力的增加发生的可塑性变形。

蠕变是指聚合物材料在受到恒定应力时，材料随时间的收缩变形。

二、聚合物材料的流变性能测试聚合物材料的流变性能测试是利用流变仪对聚合物材料进行测试，主要包括剪切模量、黏性、塑性和流量指数等参数的测试。

其测试过程是将样品装入流变仪的测量室中，然后通过引入规定的变形应力，来测定聚合物材料在规定的应力范围和频率下的流变性能。

流变仪是一种专门用于测量材料流变性质的仪器。

其主要原理是利用试样在测量室中应变或位移的变化来计算材料在不同应力下的黏弹性、塑性、蠕变等性质。

流变仪可以通过调节控制板的参数，来控制样品的速度、应力、频率和温度等参数，从而实现对材料流变性质的测试和分析。

三、聚合物材料流变性能测试分析1.剪切模量测试分析剪切模量是衡量材料刚度和变形能力的重要参数。

聚合物材料的剪切模量随着应力的增加而增加，因此，其在应用过程中往往需要具有一定的刚度和力学性能。

流变仪可以通过调节控制板的参数，来测定样品在不同应力下的剪切模量。

2.黏性测试分析黏性是衡量材料流体性质的重要参数。

聚合物材料的黏性随着应力的增加而减小，因此其应用过程中不易出现黏滞和流动离散等情况。

一、实验目的[1]学会使用LVDV－III流变仪。

[2]记录恒温条件下，不同转子转速下，流体的黏度值、扭矩百分值、剪切应力及剪切率等，并绘制流体的流动曲线。

[3]求出流动幂律指数n和稠度系数K，并根据流动幂律指数n判定所测流体性质。

二、实验原理按照流体力学的观点，流体可分为理想流体和实际流体两大类。

理想流体在流动时无阻力，故称为非粘性流体。

实际流体流动时有阻力，即内摩擦力（或剪切应力），故又称为粘性流体。

根据作用于流体上的剪切应力与产生的剪切速率之间的关系，粘性流体又分为牛顿流体和非牛顿流体。

研究流体的流动特性，对聚合物的加工工艺方面具有很强的指导意义。

取相距为dy的两薄层流体，下层静止，上层有一剪切力F，使其产生一速度du。

由于流体间有内摩擦力影响，使下层流体的流速比紧贴的上一层流体的流速稍慢一些，至静止面处流体的速度为零，其流速变化呈线性。

这样，在运动和静止面之间形成一速度梯度du／dy，也称之为剪切速率。

在稳态下，施于运动面上的力F，必然与流体内因粘性而产生的内摩擦力相平衡，据牛顿粘性定律，施于运动面上的剪切应力σ与速度梯度du／dy成正比，即：σ=F/A=ηdu／dy=ηγ式中：η－粘度系数，又称为粘度；du／dy－剪切速率，用γ表示，以剪切应力对剪切速率做图，所得的图形称为剪切流动曲线，简称流动曲线。

(1) 牛顿流体的流动曲线是通过坐标原点的一直线。

其斜率即为粘度，即牛顿流体的剪切应力与剪切速率之间的关系完全服从于牛顿粘性定律：η=σ／γ，水、酒精、醇类、酯类、油类等均属于牛顿流体。

(2) 凡是流动曲线不是直线或虽为直线但不通过坐标轴原点的流体，都称之为非牛顿流体。

此时粘度随剪切速率的改变而改变，这时将粘度称为表观粘度，表示。

聚合物浓溶液、熔融体、悬浮体、浆状液等大多属于此类。

聚合物用ηa流体多数属于非牛顿流体，它们与牛顿流体的确有不同的流动特性，两者的动量传递特性也有所差别。

进而影响到热量传递、质量传递及反应结果。

聚丙烯流变曲线-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容应该对聚丙烯流变曲线的基本概念和研究背景进行简要介绍。

以下是一个概述的示例：作为一种常见的热塑性聚合物，聚丙烯在工业生产和科学研究中得到了广泛的应用。

在聚丙烯的加工过程中，了解其流变行为对于控制产品质量和性能至关重要。

聚丙烯流变曲线是一种描述聚丙烯在不同剪切应力下的变形特性的图表。

通过对聚丙烯的流变行为进行研究，可以深入了解其内部结构和相互作用机制，为聚丙烯的工程应用提供指导。

聚丙烯流变曲线的测量方法可以使用现代流变仪进行，该仪器可以施加剪切应力并测量聚丙烯的变形反应。

通过在不同剪切速率下对聚丙烯进行测试，并绘制剪切应力与剪切速率的关系图表，可以得到聚丙烯的流变曲线。

聚丙烯的流变曲线通常呈现出典型的剪切变稀现象，即在低剪切速率下表现出较高的黏度，随着剪切速率的增加，黏度逐渐降低。

聚丙烯流变曲线的应用非常广泛。

在聚丙烯的加工工艺中，了解其流变行为可以帮助工程师优化工艺参数，改善产品的加工性能和性能稳定性。

此外，聚丙烯流变曲线还可以用于预测聚丙烯在不同温度和剪切条件下的变形特性，为产品的设计和材料的选择提供重要参考依据。

总之，聚丙烯流变曲线作为描述和研究聚丙烯流变行为的重要工具，对于理解聚丙烯的内部结构和变形机制有着重要意义。

通过对聚丙烯流变曲线的测量和分析，可以提高聚丙烯的工程应用水平，并推动聚丙烯材料科学的发展。

1.2 文章结构本文主要分为三个部分: 引言、正文和结论。

在引言部分中，我们将对聚丙烯流变曲线进行概述，介绍本文的文章结构，并说明研究的目的。

在正文部分，我们将详细描述聚丙烯流变曲线的定义及其测量方法。

首先，我们将介绍聚丙烯流变曲线的概念和基本特征。

然后，我们将详细探讨聚丙烯流变曲线的测量方法，包括常用的实验设备和测试步骤。

我们还将讨论流变曲线中常见的各个阶段的特征和对应的力学行为。

在结论部分，我们将总结聚丙烯流变曲线的应用领域和其在工程与科学研究中的重要性。

聚合物流变性能测试一、实验目的1、熟悉和了解RHEOGRAPH25型流变仪的工作原理及操作方法。

2、掌握将计算机输出流动曲线（σ-γ曲线）转换为其他形式流动曲线（lg σ-lgγ）、（lg η-lgγ）的方法。

3、掌握非牛顿指数n的计算方法。

4、掌握利用Arrhenius方程计算粘流活化能Eη的方法。

二、RHEOGRAPH25型流变仪工作原理毛细管流变仪是目前发展得最成熟、应用最广的流变测量仪之一，其主要优点在于操作简单，测量准确，测量范围宽(剪切速率γ：10-2～105s-1 )。

毛细管流变仪测试聚合物流变性能基本原理：在一个无限长的圆形毛细管中，聚合物熔体在管中的流动是一种不可收缩的粘性流体的稳定层流流动，毛细管两端分压力差为△P，由于流体具有粘性，它必然受到自管体与流动方向相反的作用力，根据粘滞阻力与推动力相平衡等流体力学原理推导，可得到毛细管管壁处的剪切应力σ和剪切速率γ与压力、熔体流率的关系。

仪器通过自身软件计算出高聚物的表观粘度，并得到相应的剪切速率和剪切应力，表观粘度的关系曲线图。

三、实验仪器及材料仪器：德国高特福RH25型毛细管流变仪、毛细管口模，长径比30：1，5：0.5，5：0.3；、活塞、转矩扳手、耐温润滑油、耐温手套、纯棉清洁布。

原料：PE、PP四、实验内容测定聚乙烯、聚丙烯树脂不同温度下流变性能，具体如下第一组：PE，170℃，175℃，180℃，185℃。

第二组：PE，185℃，190℃，195℃，200℃。

第三组：PP，190℃，195℃，200℃，205℃。

第四组：PP，205℃，210℃，215℃，220℃。

五、操作步骤1、开机打开仪器，电脑，等候约一分钟，待初始化结束后，显示屏出现“Reference drive”；2) 点击“Reference drive”进入操作界面。

2、程序设定包括测试温度、熔融时间、活塞速度、毛细管的尺寸选择等参数的设置，3、测试膛升温编辑测试程序后，点击“parameter send”，开始升温，待温度达到测试温度并恒温10-15分钟；4、毛细管安装安装毛细管过程中，毛细管上的销钉必须在上方，安装时四个固定螺丝加抗磨糊后拧紧，再退回2圈，等候5-10分钟后再用扭矩扳手拧紧，扭矩扳手扭矩值设定为60N·m，PVT测试时设定为80 N.m；5、压力传感器安装选择合适的压力传感器，涂抹抗磨糊后小心插入压力传感器孔，用扳手拧紧后再退回2圈，等候5-10分钟待温度均匀后再拧紧，插上连接线；6、校准零点当插接上力传感器连接线时，仪器显示屏会自动弹出校准界面，进行传感器零点校准，或者点击“service”—“calibrate” 进行校准；7、加料加料时尽量捣实，以免出现气泡，加至料桶上方斜面下方1cm处，放上活塞杆，关闭防护门；8、测试点击软件中“start test”，此时仪器显示屏中的“test”键变绿，点击, 测试开始，仪器自动采点并绘出σ-γ曲线，采点完毕重新设定测试程序，进行下一温度点测试。