动态剪切流变仪.39页PPT
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沥青路面以其优越的路用性能得到全世界范围内的推广应用.但是近年来,高等级沥青路面在使用早期就出现诸如网裂、剥落和松散等病害并逐步扩展,严重影响行车质量和效益.沥青路面的早期破坏除了设计、施工等方面的原因外,还与沥青的老化密切相关.沥青路面在使用过程中,表层沥青老化后产生脆性,劲度大大增加,破坏应变变小,在冬天容易产生温缩裂缝,导致路面开裂.沥青老化后导致沥青路面的抗疲劳性能下降,路面产生疲劳裂缝.因此研究沥青的抗老化性能,对提高沥青路面使用质量有重的现实意义1.基本理论动态剪切流变仪(Dynamic Shear Rheometer,简称DSR,如图1所示)通过给沥青试样施加一个正弦变化的交变应力,产生一个正弦交变应变力,而这两个应力是有相位差的。
由试验数据得出复数剪切模量*G,相位角δ。
*G即最大剪应力与最大剪应变的比值,是总阻力的表征,它包括实数轴分量'G及虚数轴分量''G,其中:'G称为动力弹性模量,即弹性部分,反映沥青变形过程中储存的能量;''G称为损失弹性模量,即粘性部分,相当于动粘度η产生的损失弹性模量,反映沥青在变形过程中由于内部摩擦产生的以热的形式散失的能量。
相位角δ是由于材料粘性成分的影响,对材料输入正弦应力与产生的正弦应变响应不同步,滞后一定相位角产生的,是沥青结合料的弹性与粘性的成分比例指标。
图1动态剪切试验基本原理Fig.1 Principle of operation of DSR粘温指数VTS指的是能够表征粘度η与温度t的关系的一个参数。
其中粘度η可以通过DSR试验数据中的*G、δ及加载频率ω通过式(1)求得:4.86281()sin G ηωδ*= (1) 其中:*G —复数剪切模量;ω—加载频率;δ—相位角。
换算得到粘度后,有四种方法构建粘度-温度坐标系来求得VTS 。
纵坐标都取lgη的对数坐标,横坐标分别为摄氏温度坐标、摄氏温度的对数坐标、兰金式温度的对数坐标、开式温度的对数坐标。
精品文档聚合物熔体动态粘度的测试胡圣飞 编一 实验目的1.了解旋转流变仪的基本结构、工作原理。
2.掌握采用旋转流变仪测量聚合物的动态粘度的方法。
二 实验仪器TA 旋转流变仪(型号:DHR-2)、强制空气加热炉(ETC )、空气压缩机、循环泵槽铜铲、铜刷三 实验材料高密度聚乙烯圆片(直径2.5mm ,厚度1-2mm )四 实验原理聚合物受外力作用时,会发生流动与变形,产生内应力。
流变学所研究的就是流动、变形与应力间的关系。
旋转流变仪是现代流变仪中的重要组成部分,它们依靠旋转运动来产生简单剪切流动,可以用来快速确定材料的粘性、弹性等各方面的流变性能。
旋转流变仪一般是通过一对夹具的相对运动来产生流动的。
引入流动的方法有两种:一种是驱动一个夹具,测量产生的力矩,这种方法最早是由Couette 在1888年提出的,也称为应变控制型,即控制施加的应变,测量产生的应力;另一种是施加一定的力矩,测量产生的旋转速度,它是由Searle 于1912年提出的,也称为应力控制型,即控制世界的应力,测量产生的应变。
实际用于粘度等流变性能测量的几何结构有同轴圆筒(Couette )(见图1)、锥板(见图2)和平行板(见图3)等。
本实验主要介绍平行板结构的基本工作原理。
图1 同轴圆筒结构示意图 图2 锥板结构示意图 图3 平行板结构示意图平行板主要用来测量熔体流变性能。
平行板主要的优点在于(Collyer et al. 1988,Macosko 1994):①平行板间的距离可以调节到很小。
小的间距抑制了二次流动,减少了惯性矫正,并通过更好精品文档的传热减少了热效应。
综合这些因素使得平行板结构可以在更高的剪切速率下使用。
②平行板结构可以更方便地安装光学设备和施加电磁场。
③在一些研究中,剪切速率是一个重要的独立变量。
平行板中剪切速率沿径向的分布可以使剪切速率的作用在同一个样品中得到表现。
④对于填充体系,板间距可以根据填料的大小进行调整。