聚合物流变性能测试

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。

聚合物流变性质测量方法改进技术创新与应用前景探讨聚合物是一类具有重要应用前景的材料，广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域。

为了更好地理解和控制聚合物的性质，测量和研究聚合物的流变性质至关重要。

本文将探讨聚合物流变性质测量方法的改进技术创新，并展望其在未来的应用前景。

首先，我们来了解一下聚合物的流变性质。

聚合物的流变性质是指在外力作用下，聚合物材料的变形行为及其与应力、应变率等之间的关系。

了解聚合物的流变性质可以帮助我们预测和控制聚合物的加工性能、机械性能和使用寿命等。

目前，常用的聚合物流变性质测量方法有多种，例如拉伸试验、扭转试验、剪切试验等。

这些方法可以通过施加不同形式的力来测量聚合物材料的应力和变形，并进一步得出流变学参数。

然而，传统的聚合物流变性质测量方法存在一些局限性和不足之处。

例如，拉伸试验和扭转试验需要大量的样品，并且测试过程繁琐、时间长。

剪切试验的结果受到接触面的影响，容易产生误差。

因此，改进这些传统的测量方法以提高测试效率和准确性是一个重要的课题。

在聚合物流变性质测量方法的改进技术方面，近年来涌现出了一些创新的研究成果。

其中之一是微型流变仪的研发和应用。

微型流变仪具有体积小、测试时间短、样品消耗少等优点，可以在微米至纳米尺度上进行流变性质测量，为研究聚合物的微观性质提供了有效的手段。

另外，利用纳米技术和表面力学的方法也为聚合物流变性质的研究提供了新的思路。

例如，通过原子力显微镜等纳米仪器的应用，可以直接观察和测量聚合物材料的表面力学性质，从而揭示聚合物材料的微观变形机制。

此外，基于计算机模拟和数值模型的方法也为聚合物流变性质的研究提供了新的途径。

通过建立精确的数值模型，可以模拟聚合物材料在外力作用下的变形行为，进而预测材料的性能。

这种基于模拟的方法可以减少实验的时间和成本，并提供更为细致和全面的理论分析。

对于聚合物流变性质测量方法的改进技术，我们可以期望以下几个方面的应用前景：首先，改进的流变性质测量方法可以为聚合物材料的研究和开发提供更为准确和全面的数据支持。

流变在聚合物方面的测试流变学测量是观察高分子材料内部结构的窗口，通过高分子材料，诸如塑料、橡胶、树脂中不同尺度分子链的响应，可以表征高分子材料的分子量和分子量分布，能快速、简便、有效地进行原材料、中间产品和最终产品的质量检测和质量控制。

流变测量在高聚物的分子量、分子量分布、支化度与加工性能之间构架了一座桥梁，所以它提供了一种直接的联系，帮助用户进行原料检验、加工工艺设计和预测产品性能。

流变学是研究材料变形与流动的科学，在热塑性材料，热固性树脂，高级复合材料，涂料，油漆以及粘接剂等领域有着重要的作用。

这些材料的流变性能可以与它们的加工性能和产品最终性能有效地联系起来，从而为表征材料结构、开发优异性能的产品提供有力的帮助。

大多数的材料兼具粘性和弹性(粘弹性)。

流变仪可以根据不同的使用条件，选用不同的配置来准确地测量这些性能。

一．流变在热塑性塑料方面的应用在研究、开发、分析部门、过程和质量控制方面，不管是产品的质量控制，还是新品的开发，流变测试已经成为不可或缺的手段。

流变测试可以帮助用户将热塑性材料的微观结构信息联系到其流动行为上。

如，聚合物的分子量对其低剪切率下的粘度、分子量分布和支化度对粘度与剪切速率的关系都有很大的影响。

其它测试手段，如熔融指数 (MFI)或毛细管，对在低剪切速率下的这些结构差别并不敏感。

同时，粘度在解决工艺问题时还是不够的，还必须考虑弹性的影响。

材料的弹性模量可用于预测加工过程中产品表面缺陷的问题：如挤出、注射模的热变形、吹膜中气泡稳定性等等。

热塑性材料的固体性能在预测产品最终性能时非常有用。

例如，温度扫描模式的动态力学测试，可以测量得到的玻璃化转变以及次级转变，用于预测材料的抗冲性能以及其它与温度有关的性能。

二．流变在热固性树脂方面的应用流变仪可广泛应用于发生聚合反应的热固性树脂、粘合剂等方面的研究、开发以及质量控制。

对固化反应的诱导期、反应温度与时间对固化度、粘度的影响、后固化的作用、紫外线 UV 引发固化、填料的影响，只有流变技术可以给出快速、准确的信息供参考。

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。

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。

聚合物材料熔体流变曲线测定试验目的1. 了解高分子材料熔体流淌变形特性以及随温度、应力、材料性质塑化性能变化规律；2.把握由高分子材料流变特性拟定成型加工工艺的方法；3.熟识毛细管流变仪测定高分子材料流变性能的原理及操作。

试验原理毛细管流变仪测试的基本原理是：设定在一个无限长的圆形毛细管中，塑料熔体在管中的流淌为一种不行压缩的黏性流体的稳定层流流淌；毛细管两端的压力差为AP,由于流体具有粘性，它必定受到自管体与流淌方向相反的作用力，通过粘滞阻力应与推动力相平衡等流体力学过程原理的推导，可得到管壁处的剪切应力（Cw）和剪切速率（丫.）与压力、熔体流率的关系。

C w=2L式中R——毛细管的半径（cm）L△P——毛细管两毛细管的长度（cm）端的压力差（Pa）Y w=4Q/riR3式中Q——熔体容积流率（cm3/s）由此，在温度和毛细管长径比（L/D）肯定的条件下，测定在不同的压力下塑料熔体通过毛细管的流淌速率（Q）,由流淌速率和毛细管两端的压力差AP,可计算出相应的Cw 和八值，将一组相应的Cw和八在双对数座标纸上绘制流淌曲线图，即可求得非牛顿指数（n）和熔体表现粘度（na）。

但是，对大多数塑料熔体来说都属于非牛顿液体，而且试验中毛细管长度有限，因此, 必需进行“非牛顿改正”和“入口改正”，才可得毛细管壁上的真实剪切速率和剪切应力。

主要原料及设施仪器主要原材料：LDPE 18D粒料，大庆石化；分5组，每组1g；仪器设施：CFT — 500D毛细管流变仪（恒负荷）毛细管口模长径比（L/D）： 10:1；直径：1mm；活塞截面积：len?试验条件与操作1、条件试验温度：190℃预热时间：200s试验负荷：20kg； 30kg； 50kg； 70kg； 90kg祛码重量=（试验负荷-5） /10祛码重量：1. 5kg； 2. 5kg； 4. 5kg； 6. 5kg； 8. 5kg2、操作A、启动IIAAKE微机掌握转矩流变仪的微机及动力系统，按试验要求设定所用的试验参数。

不饱和聚酯的流变性能如何测试不饱和聚酯是一种常见的聚合物材料，其在工业、建筑、汽车等领域中得到广泛应用。

不饱和聚酯的流变性能对其使用性能和耐久性有重要影响，因此需要进行相应的测试和研究。

一、不饱和聚酯的流变性能不饱和聚酯是指在树脂中加入不饱和单体（如乙烯基苯等）和交联剂（如双羰基化合物等）进行聚合反应得到的一种聚合物。

不饱和聚酯具有良好的成型性和涂装性能，因此广泛应用于制造复合材料、FRP、建筑材料、汽车外壳等领域。

不饱和聚酯的流变性能主要包括粘度、流动性、弹性模量、屈服强度等参数。

其中，粘度是指不饱和聚酯在一定条件下的黏度值，通常使用旋转黏度计测试。

流动性是指不饱和聚酯在一定条件下的流动性能，通常使用流变仪测试。

弹性模量是指不饱和聚酯在受力下的应变与应力的比值，属于材料的弹性机械性能之一。

屈服强度是指不饱和聚酯在受力下达到屈服的最大强度。

二、不饱和聚酯的流变性能测试方法1. 旋转黏度法旋转黏度法是一种常用的粘度测试方法，可用于测定不饱和聚酯的粘度值。

该方法使用旋转黏度计，将待测样品置于旋转锥或圆柱中，通过测量旋转锥或圆柱受到的扭矩和转速的比值得到粘度值。

旋转黏度法的优点是简单易行，精度高，能够测量多种不同粘度范围的样品。

但是，该方法需要待测样品具有一定的流动性，且需要较长时间的等温静置，所以不适用于测量高粘度和非牛顿流体。

2. 流变仪法流变仪法是一种流动性测试方法，可用于测定不饱和聚酯的流变性能。

该方法使用流变仪，通过施加旋转或振荡等外力，测量材料产生的应力响应和变形响应，从而得到流变性能参数。

流变仪法的优点是能够测量大范围的流动性，能够测量非牛顿流体和高粘度样品。

此外，流变仪法还能够测量不饱和聚酯的弹性模量、屈服强度等参数，从而全面了解材料力学性能。

3. 其他测试方法此外，还有其他测试方法可用于测定不饱和聚酯的流变性能，如拉伸、剪切、压缩等力学性能测试。

这些测试方法能够对不饱和聚酯的机械性能进行全面评估，从而为材料设计和工程应用提供重要参考。

实验3用毛细管流变仪测定聚合物熔体的流变性能当温度处于流动温度（或熔点）与分解温度之间时，线型聚合物呈现粘流态，成为熔体。

绝大多数线型聚合物的成型加工都是在熔融态进行的，特别是热塑性塑料的加工。

例如，树脂要加热到粘流温度以上才能模塑、挤出、吹塑、浇注薄膜、注射成型或者熔融纺丝等，即必须通过物料的粘性流动来实现。

因此，研究聚合物熔体的流变性是正确进行加工成型的重要理论基础。

一、实验目的1. 了解聚合物的流变行为及其重要性。

2. 掌握使用挤压式毛细管流变仪测量聚合物流变特性的方法。

3. 测定聚丙烯的流动曲线和表观粘度与剪切速率的依赖关系。

二、实验原理高分子聚合物流变行为的测定，对加工及合成都是极其重要的。

因为对聚合物进行成型加工时一般都包括一个熔体在压力下的挤出过程，用流变仪可以测定熔体在毛细管中的剪切应力和剪切速率的关系，直接观察挤出物的外形，通过改变长径比来研究熔体的弹性和不稳定流动，测定聚合物的状态变化等。

对聚合物流变性能的研究，不仅可为加工提供最佳的工艺条件，为塑料机械设计参数提供数据，而且可在材料选择、原料改性方面获得有关结构和分子参数等有用的数据。

所以，聚合物流变学已成为塑料成型加工工艺的理论基础之一。

目前用来研究聚合物流变性能的仪器主要有三种：落球式粘度计，转动式流变仪，毛细管流变仪。

γ&1～106 s），所以用得较多。

由于毛细管流变仪测定熔体的剪切速率范围较宽（=10聚合物在料筒中被加热熔融后，在一定负荷作用下，面积为1cm2的柱塞将聚合物熔体经由毛细管挤出，通过位移测量由电子记录仪自动记录挤出速度，另一记录笔同时记录温度。

经过计算，可以求得剪切应力、剪切速率和粘度的关系以及力学状态变化（软化点、熔融点和流动点）。

本实验使用XLY-Ⅱ型挤压式毛细管流变仪，仪器原理如图3-1所示。

Array图3-1毛细管式流变仪原理图由该流变仪可测得熔体通过毛细管的挤出速度v（如图3-2记录的流动速率曲线所示）。

聚合物微球调剖剂流变性实验研究
聚合物微球调剖剂是一种在油田开发中常用的增产技术。

为了研究聚合物微球调剖剂的流变性能，可以进行一系列实验。

可以进行粘度测量实验。

选择一定质量分数的聚合物微球样品，将其放入旋转液压粘度计中进行测量。

可以通过改变溶液中的温度、压力等条件，研究聚合物微球的稳定性和流变性能。

还可以进行滞后性实验。

滞后性是指聚合物微球在渗透过程中受到的阻力。

可以制备一系列不同大小的渗透模型，将聚合物微球注入模型中进行渗透实验。

通过测量渗透过程中的压差和时间来研究滞后性的变化规律。

可以进行吸水性实验。

吸水性是指聚合物微球在吸水过程中的膨胀性能。

可以制备一定浓度的聚合物微球溶液，将其放入固定温度的水中进行吸水实验。

通过测量聚合物微球吸水前后的体积变化来研究其吸水性能。

聚合物微球调剖剂流变性实验可以从粘度测量、渗透压、滞后性、剪切和吸水性等方面对其性能进行研究。

实验结果可以为聚合物微球调剖剂在油田增产中的应用提供依据。

聚合物微球调剖剂流变性实验研究
流变性能是指材料在外力作用下的变形特性和流动行为，是评价聚合
物微球在调剖剂中的可用性的重要指标之一、实验方法可采用旋转粘度计、球磨机和流变仪等设备。

首先，在旋转粘度计中进行实验。

将聚合物微球样品放置在旋转粘度
计中，以一定速度转动，并测量材料的剪切应力和剪切速率。

根据剪切应
力和剪切速率的关系，可以计算出材料的剪切粘度。

通过改变转速和温度
等实验条件，可以获得不同剪切速率下的剪切粘度数据，从而分析聚合物
微球的流变性能。

其次，利用球磨机对聚合物微球样品进行球磨实验。

将样品放入球磨
机中，设置一定的球磨时间和速度，观察材料的流变行为变化。

通过测量
球磨后的粒径分布、表面形貌和流变特性等参数，可以了解聚合物微球的
破碎和凝聚情况，进而判断其流变性能。

最后，采用流变仪对聚合物微球进行流变性实验。

将样品放入流变仪
的测量系统中，设置一定的剪切速率和剪切应力，测量材料的应力-应变
关系。

通过分析应力-应变曲线的斜率和变形方式等参数，可以评估聚合
物微球样品的流变性能，如剪切稳定性和剪切变形能力等。

在实验过程中，需要注意控制实验条件的一致性和重复性，保证实验
结果的可靠性和可重复性。

同时，需要对不同实验条件下的样品进行对比
分析，以探究聚合物微球的流变性能与实验条件之间的关系。