Rosand培训2：第二节-毛细管流变仪的主体结构、工作原理及相关校正

塑料熔体流变性（毛细管流变仪）（参考GB/T 16582——1996部分结晶聚合物熔点试验方法毛细管法）塑料熔体流变性有多种测定方法，通常随使用的仪器类型而不同，用于测量流变性能的仪器一般称为流变仪，有时又叫粘度计。

在测定和研究塑料熔体流变性的各种仪器中，毛细管流变仪是一种常用的较为合适的实验仪器，它具有多种功能和宽广范围的剪切速率容量。

毛细管流变仪即可以测定塑料熔体在毛细管中的剪切应力和剪切速率的关系，又可以根据挤出物的直径和外观或在恒定应力下通过改变毛细管的长径比来研究熔体的弹性和不稳定流动（包括熔体破裂）现象。

从而测其加工行为，作为选择复合物配方、寻求最佳成型工艺条件和控制产品质量的依据；或者为辅助成型模具和塑料机械设计提供基本数据。

一、实验目的1、掌握塑料熔体流变性的测试原理；2、了解转矩流变仪的操作方法；二、实验原理毛细管流变仪测试的基本原理是：设定一个无限长的圆形毛细管中，塑料熔体在管中的流动为一种不可压缩的粘性流体的稳定层流流动；由于流体具有粘性，它必然受到来自管壁与流体方向相反的作用力。

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和剪切速率与压力、熔体流速的关系如下：材料流经毛细管时的剪切应力为：τ=R·⊿P/2L （1）其中 R—毛细管的内半径，这里 R=0.635 mm⊿P—材料流经毛细管的压力差kg/cm2L—毛细管的长度，例如选择长径比为30：1的毛细管，L=38.1mm 剪切速率为：=4Q/πR3 (2)其中 Q—挤出流量cm3/s由此，在温度和毛细管长径比（L/2R）一定的条件下，测定不同的压力下塑料熔体通过毛细管的流动速率Q，由流动速率和毛细管两端的压力差⊿P，可计算出相应的剪切应力和剪切速率，将一组对应的τ和在对数座标纸上绘制流动曲线，即可求得非牛顿指数（n）和熔体的表观粘度（ηa）；改变温度或改变毛细管长径比，则可得到代表粘度对温度依赖性的粘流活化能；以及离模膨胀比等表征流变特性的物理参数。

毛细管流变仪实验报告
《毛细管流变仪实验报告》
实验目的：通过毛细管流变仪实验，探究不同溶液在毛细管内的流动特性，了
解流变学的基本原理。

实验原理：毛细管流变仪是一种用于测量流体流动性质的仪器，通过观察毛细
管内流体的流动情况，可以得出流体的粘度、流变特性等参数。

实验中，我们
将不同浓度的聚合物溶液注入毛细管中，通过观察溶液在毛细管内的流动情况，来研究溶液的流变特性。

实验步骤：
1. 将毛细管流变仪调整到适当的工作状态，保证仪器处于稳定状态。

2. 准备不同浓度的聚合物溶液，并将其注入毛细管内。

3. 观察溶液在毛细管内的流动情况，记录流动时间、流速等参数。

4. 根据实验数据，计算出溶液的粘度、流变指数等参数。

实验结果：通过实验我们得到了不同浓度的聚合物溶液在毛细管内的流动情况，发现随着浓度的增加，溶液的粘度也随之增加，流速减小。

通过对实验数据的
分析，我们得出了不同浓度的聚合物溶液的流变特性，了解了溶液的流动规律。

实验结论：毛细管流变仪实验为我们提供了一种直观的方法，来研究流体的流
变特性。

通过实验我们了解了不同浓度的聚合物溶液的流动规律，得出了溶液
的粘度、流变指数等参数，为我们深入理解流变学的基本原理提供了重要的实
验数据。

总结：毛细管流变仪实验为我们提供了一种直观的方法，来研究流体的流变特性。

通过实验我们了解了不同浓度的聚合物溶液的流动规律，得出了溶液的粘
度、流变指数等参数，为我们深入理解流变学的基本原理提供了重要的实验数据。

希望通过这次实验，我们能够更加深入地了解流变学的理论知识，为今后的科研工作提供有力的支持。

流变仪的工作原理流变仪的工作原理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。

毛细管流变仪毛细管流变仪可以测定高分子材料的流动性和固化速度，可绘制高分子材料的应力应变曲线、塑化曲线，测定软化点、熔融点、流动点的温度。

测定高分子材料熔体的粘度及粘流活化性，还能讨论熔融纺丝的工艺条件。

目录功能特点参数配置功能1、毛细管流变仪为测定高分子材料的流动性和固化速度。

测定高分子材料熔体的粘度及粘流活化性，还能进行讨论熔融纺丝的工艺条件。

2、毛细管流变仪可绘制高分子材料的应力应变曲线、塑化曲线，测定软化点、熔融点、流动点的温度。

3、毛细管流变仪流变仪为计算机测控智能化恒压式毛细管流变仪，能在恒压下和恒速度下工作，通过计算机测定各种压力作用下的各种规格毛细管在不同的升温速率下、不同温度时的挤出速度。

通过计算机，记录挤出速度、压力和加热温度，自动处理成粘度数，并绘制曲线，打印完整报告单。

特点1、毛细管流变仪可以测定高聚物的软化点、熔点、流动点、粘度粘流活化能，热固性材料的固化温度等性能指标。

2、毛细管流变仪采纳负荷加载，设计合理，计算机掌控并实现负荷连续加载，掌控精度高，稳定性能好。

3、控温系统及掌控方式性能优越，利于测定不同温度下高分子材料的变化及相关性能。

此仪器用计算机掌控并绘制试验曲线，显试时时曲线变化，并得出的agen—poiseuille、Rabinowitsch、melt flow rute等方程数据。

参数1、控温范围：室温～400℃±1℃2、升温速率：1，2，3，4，6℃/min，连续可调，并可快速升温3、控温精度：显示±0.5℃，辨别率：0.1℃4、塞头直径：φ11.28 —0.05 mm—0.012mm5、塞头面积：1cm 26、工作电源：220V，50Hz,功率400W7、测定压力范围：1—50MPa±1%8、出料口规格（直径×长度）：1×5、1×10、1×20、1×40（mm×mm）9、出料口材料：碳化钨10、传感器的额定负荷值：5KN11、负荷测量精度：±1%12、负荷辨别率：100000码13、速度设定：500mm/min — 0.001 mm/min14、位移精度：±0.5%15、变形精度：±1%16、变形辨别率：0.01mm配置1、主机一套2、高精度控温表带升温速率1块3、日本松下伺服掌控系统一套4、日本松下电机1台5、数据采集系统一套6、数据处理系统一套7、高精度数显标尺1块8、高精度传感器一只9、联想品牌计算机一套10、彩色喷墨打印机一台11、专用试验软件一套（含光盘一张）12、专用工具一套13、说明书一份14、保修卡一份15、合格证书一份。

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。

流变仪原理引言：流变仪是一种用来测量物质流变性质的仪器，它通过施加外力并测量物质的变形来研究其流动行为。

流变仪的原理十分复杂，本文将从流变仪的基本原理、工作原理和应用领域等方面进行介绍。

一、流变仪的基本原理流变仪的基本原理可以归结为牛顿黏度定律。

根据牛顿黏度定律，物质的应变速率与所受剪切力成正比，比例系数即为黏度。

流变仪利用旋转或振动的方式施加剪切力，再测量物质的应变速率，从而计算出物质的黏度。

二、流变仪的工作原理流变仪主要由悬挂系统、驱动系统、控制系统和测量系统组成。

悬挂系统用于悬挂待测物质，驱动系统通过旋转或振动的方式施加剪切力，控制系统用于控制剪切力的大小和频率，测量系统用于测量物质的应变速率。

流变仪通过控制剪切力的大小和频率，测量物质的应变速率，并根据牛顿黏度定律计算出物质的黏度。

三、流变仪的应用领域流变仪广泛应用于液体、半固体和软物质的研究中。

以下是流变仪在不同领域的应用：1. 化妆品工业：流变仪可以用来研究化妆品的黏度、弹性和流变性，以优化产品的质地和稳定性。

2. 食品工业：流变仪可用于测量食品的黏度和流变性，以改善食品的口感和质量。

3. 医药工业：流变仪可以用来测试药物的黏度和流变性，以确保药物在生产和使用过程中的稳定性和可操作性。

4. 塑料工业：流变仪可用于研究塑料的熔融和加工性能，以改进塑料制品的质量和生产效率。

5. 橡胶工业：流变仪可以用来测试橡胶的流变性和粘弹性，以改善橡胶制品的性能和可靠性。

6. 石油工业：流变仪可用于研究石油和油藏流体的黏度和流变性，以指导石油勘探和开采过程。

7. 土壤力学：流变仪可用于测试土壤的黏塑性和变形特性，以指导土壤工程和地质灾害防治。

结论：流变仪是一种用于研究物质流变性质的重要仪器，它通过施加剪切力并测量应变速率来研究物质的流动行为。

流变仪的工作原理基于牛顿黏度定律，并应用于化妆品、食品、医药、塑料、橡胶、石油和土壤力学等领域。

通过对流变仪原理的深入了解，我们可以更好地理解和应用流变学知识，推动各个领域的科学研究和工程实践。

毛细管流变仪的原理及应用1. 毛细管流变仪的原理毛细管流变仪是一种用来研究和测试物质的流变性质的仪器。

它主要基于毛细管流动的原理来测量物质的粘度和流变性质。

下面将详细介绍毛细管流变仪的原理。

1.1 毛细管流动原理毛细管流动是一种微小尺度下的流体流动现象。

当流体通过毛细管时，由于毛细管的直径很小，表面张力的作用导致流体在毛细管内壁附近形成一层静水压力。

这种静水压力与毛细管半径、表面张力和液体的接触角有关。

根据毛细管流动的现象，可以利用毛细管流变仪来测量物质的流变性质。

1.2 毛细管流变仪的工作原理毛细管流变仪主要由一个微小的毛细管和一个液体样品室组成。

液体样品通过某种方式进入毛细管，然后通过精确控制压力和流速来测量样品在毛细管内的流动情况。

毛细管流变仪根据毛细管内流体的压力和流速变化来计算出物质的粘度和流变性质。

2. 毛细管流变仪的应用毛细管流变仪在很多领域都有着广泛的应用。

下面将介绍几个常见的应用领域。

2.1 药物研发在药物研发中，毛细管流变仪可以用来测试药物的黏度和流变性质。

这有助于研发人员确定最佳的药物配方，以便药物能够更好地在人体内吸收和释放。

2.2 食品工业在食品工业中，毛细管流变仪被广泛用于测量食品的流变性质，如酱油、果酱、果膏等。

这有助于控制和改进食品的质量和口感。

2.3 石油工业在石油工业中，毛细管流变仪可以用来研究原油和油品的流变性质。

这对于油田勘探、油品精炼和输送过程中的流体性能评估非常重要。

2.4 塑料工业在塑料工业中，毛细管流变仪可以用来测试不同塑料材料的流变性质。

这有助于工程师选择最适合的材料，并控制塑料制品的生产过程。

2.5 化妆品工业在化妆品工业中，毛细管流变仪可以用来测试化妆品的流变性质，如乳液、精华液等。

这有助于改进产品的配方和质量。

3. 流变性质的评估参数在毛细管流变仪的测试中，一些常见的流变性质参数包括：•粘度：描述物质抵抗流动的能力，单位为帕·秒（Pa·s）。