流变学基础理论(1.1)
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MCR流变仪入门手册目录第一部分: 流变学基础知识 (3)一. 流变学基本概念 (3)1.1 流变学研究的内容 (3)1.2 剪切应力与剪切速度 (3)1.3 粘度 (3)1.4 流体的分类 (4)1.5 影响材料流变学性质的因素 (5)二. 流动特性的研究 - 旋转测量 (7)2.1 旋转测量的目的 (7)2.2 旋转测量的方法 (7)2.3旋转测量中的几种分析模型 (8)三. 变形特性的研究 – 振荡测量 (10)3.1 振荡测量的原理 (10)3.2 振荡测量的方法 (11)3.3振荡测量中的几种分析方法 (13)四. 化学反应过程中的流变测试 (14)五. 温度变化过程中的流变测试 (15)5.1 粘温曲线测量 (16)5.2 凝固、熔融过程 (16)5.3 有化学反应的相转变过程 (17)5.4 DMTA测量 (17)六. 流变测量指南 (18)6.1测试系统的选择 (18)6.2旋转测试 (18)6.3振荡实验 (20)第二部分: 流变仪基础知识 (22)一. 流变仪的工作原理 (22)1.1 旋转流变仪的种类: (22)1.2 MCR旋转流变仪基本结构: (22)二. 流变仪常用夹具 (24)2.1 旋转流变仪使用的测试夹具分类: (24)2.2常用标准测试夹具 (24)2.3 测试夹具的选择 (26)三. 流变仪常用控温系统 (26)3.1. 温度范围在-40~200℃内的Peltier控温系统 (27)3.2温度范围在-130~400℃内的电加热控温系统 (28)3.3 强制对流辐射控温系统 (29)四. 流变仪安装的条件要求 (30)4.1 环境要求 (30)4.2电源 (30)4.3 安装空间的布置: (30)4.4. 气源(空气轴承流变仪) (31)五. 流变仪可以扩展的功能模块 – 组合流变测量技术简介 (32)5.1 通过改变样品的受力方式、运动方式而拓展的附加测试功能 (32)5.2 把流变测试与结构分析方法相结合的附件 (32)5.3 在温度、剪切条件的基础上再增加其他影响因素的测试附件 (33)第三部分:服务与应用 (34)一. 安东帕流变仪的售后服务方式 (34)1.1 售后服务方式与联系方式 (34)1.2 应用支持方式与联系方式 (34)二. 流变仪的日常维护保养 (34)2.1 附属设备 (34)2.2 流变仪主机 (35)第一部分: 流变学基础知识一. 流变学基本概念1.1 流变学研究的内容流变学—Rheology ,来源于希腊的Rheos=Sream (流动)词语,是Bingham 和Crawford 为了表示液体的流动和固体的变形现象而提出来的概念。
流变中的储能模量和损耗模量1. 流变学的基本概念流变学,听起来是不是有点高深?其实,它就是研究材料在受力后如何变形和流动的学问。
想象一下你在厨房里搅拌面糊,那种稠稠的、滑滑的感觉,这就是流变学在日常生活中的体现。
材料的行为可以用两个重要的参数来描述:储能模量和损耗模量。
简单来说,储能模量就像是材料的“弹簧”,它能储存能量,而损耗模量就像是“海绵”,它吸收能量,但却无法完全恢复。
1.1 储能模量的魅力说到储能模量,大家可以想象成你在蹦床上跳跃的感觉。
跳上去的时候,蹦床把你的能量储存起来,然后在你落下的时候又把能量释放出来,帮助你再一次跳起。
储能模量高的材料,意味着它能更好地储存能量,弹性也更好。
这就好比是你在操场上,那个跳得最高、最有活力的小朋友,真让人羡慕!1.2 损耗模量的秘密而损耗模量则稍微复杂点。
它反映了材料在变形过程中能量的耗散。
比如说,想象一下你在打篮球,运动过程中总是有摩擦力消耗你的体力,虽然你打得再好,还是会觉得累,这就是损耗模量的体现。
损耗模量高的材料,意味着它在受力时会消耗更多的能量,无法完全恢复。
这就像你去健身房,做了一堆高强度的训练,回家后就像被榨干了一样,整个人都软绵绵的。
2. 储能模量与损耗模量的关系2.1 平衡的艺术储能模量和损耗模量之间的关系就像是一个天平,保持着微妙的平衡。
如果一个材料的储能模量过高,可能在应用中会变得很脆,容易断裂;而如果损耗模量过高,材料就会变得软弱无力,无法承担负荷。
因此,在设计材料时,我们总是希望找到一个最佳的平衡点,既能储存能量,又能适当地耗散能量。
就像我们生活中,工作和休息也要适度,不能把自己累得精疲力尽,也不能总是闲着,得动起来才行!2.2 实际应用中的挑战在实际应用中,很多时候我们需要同时考虑这两者的特性。
比如,做一款跑鞋,如果鞋底太硬(储能模量高),你在跑的时候就会觉得脚底板疼;但如果鞋底太软(损耗模量高),你在跑步时又可能失去支撑感。
聚合物挤出中的流变学——PPXCL 刘晓君1.0流变学流变学是研究材料变形和流动的科学。
希腊语中流变学被表示为"Panta Rei ",意思是:“所有物体的流动”。
事实上只要给予足够的时间,所有材料都能够流动。
有趣的是,挤出、注射成型和吹塑成型等过程中的聚合物材料的流动时间都在一个相同的数量级上。
在一个非常短的加工时间里,聚合物的表现象是固体,而从较长的加工过程来看,聚合物的行为则像是液体。
这种双重特性(液态-固态)称为粘弹性。
1.1粘度和融体流动指数粘度是最重要的流动特性,它表示流动的阻力,严格的说,是剪切的阻力。
假如将流体设想为一些运动的薄片,如图1.1,我们可以定义粘度为剪切应力和剪切速率的比值。
图1.1 简单的剪切流体γτνη===h A F //剪切速率剪切应力 (1.1) η : Pa *SF: 压力A: 面积ν: 速度h: 距离τ: Pa=(N/㎡)γ: S -1希腊字母τ (tau) 和 γ(gamma dot) 按惯例分别表示剪切压力和剪切速率, 流体在圆形管道或者两个金属平面间流动,剪切应力从中心轴的零到管壁最大值之间呈线性的改变;而剪切速率则呈非线性改变。
对两个金属平面之间的流体,速率剖面最大值在堆成平面,管壁处为零,如图1.2。
在SI 中,粘度的单位是Pa*S 。
在进入SI 之前,经常用Poise 作为粘度的单位(1 Pa ⋅s = 10 poise). 这里有一些其它有用的转换:1 Pa ⋅s = 1.45*10-4lb f s/in2 = 0.67197 lb m /s ft = 2.0886*10-2lb f s/ft 2水的粘度是10-3 Pa ⋅s 当最多的聚合体在挤出状态下融化可能会从102Pa ⋅s 到105Pa ⋅s 之间改变。
剪切应力的标准单位用Pa = (N/m 2) 或者 psi (英镑 (lb f ) /平方英寸) 表示,剪切速率单位为:s –1聚合物流体一个值得注意的特性就是他们的剪切变稀特性(也就是大家知道的假塑性)。
聚合物流变学的学习与心得体会通过一学期的聚合物流变学的学习,使我对其有了初步的了解。
现在针对平时学习笔记和课后浏览相关书籍所获知识进行总结。
一、聚合物流变学学习内容1. 流变学中的基本概念流变学是研究材料的流动和变形规律的科学,是一门介于力学、化学、物理与工程科学之间的新兴交叉学科。
聚合物随其分子结构、分子量的不同,以及所处温度的不同,可以是流体或固体,它们的流动和变形规律各不相同,也即有不同的流变性能。
聚合物流变学是研究聚合物及其熔体的变形和流动特性。
1.1粘弹性流体特性及材料流变学分类粘性流体的流动是:变形的时间依赖性;变形不可恢复(外力作的功转化为热能);变形大,力与变形速率成正比,符合Newt on's流动定律。
根据经典流体力学理论,不可压缩理想流体的流动为纯粘性流动,在很小的剪切应力作用下流动立即发生,外力释去后,流动立即停止,但粘性形变不可恢复。
切变速率不大时,切应力与切边速率呈线性关系,遵循牛顿粘性定律,且应力与应变本身无关。
流体一流动一粘性一耗散能量一产生永久变形一无记忆效应根据经典固体力学理论,在极限应力范围内,各向同性的理想弹性固体的形变为瞬时间发生的可逆形变。
应力与应变呈线性关系,服从胡克弹性定律,且应力与应变速率无关。
固体—变形—弹性—储存能量—变形可以恢复聚合物流动时所表现的粘弹性,即有粘性流动又有弹性变形,与通常所说的理想固体的弹性和理想液体的粘性大不相同,也不是二者的简单组合。
材料流变学分类其中非牛顿流体非比击齐溶/未广义牛顿流体 非牛顿流体丿—、粘弹性流体基本变形方式:拉伸(压缩)、剪切、膨胀。
1.2高分子流体的粘弹性(1) 即有粘性流动又有弹性变形,粘弹性流体的流动是一种有可恢复形变 的流动,具有流体和固体的双重性质。
(2) 应力(应变)取决于应变(应力)历史,而不是应变(应力)的瞬时 值。
即应力(应变)相应具有时间依赖性。
(3) 流动过程中表现出的粘弹性偏离胡克定律和牛顿定律,模量和粘度强 烈的依赖于应变(应变速率),应力与应变(速率)之间呈现非线性关系。