《转矩流变仪实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《转矩流变仪实验（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验一转矩流变仪实验1. 实验重点和难点1.1 了解转矩流变仪的基本结构及其适应范围；1.2 熟悉转矩流变仪的工作原理及其使用方法；1.3 掌握聚氯乙烯（PVC ）热稳定性的测试方法。2. 实验原理物料被加到混炼室中，受到两个转子所施加的作用力，使物料在转子与室壁间进行混炼剪切， 物料对转子凸棱施加反作用力，这个力由测力传感器测量，在经过机械分级的杠杆和臂转换成转矩值的单位牛顿米（ Nm ）读数。其转矩值的大小反应了物料黏度的大小。通过热电偶对转子温度的控制，可以得到不同温度下物料的黏度。转矩数据与材料的粘度直接有关，但它不是绝对数据。绝对粘度只有在稳定的剪切速率下才能测得， 在加工状态下材料
2、是非牛顿流体，流动是非常复杂的湍流，有径向的流动也有轴向的流动， 因此不可能将扭矩数据与绝对粘度对应起来。但这种相对数据能提供聚合物材料的有关加工性能的重要信息，这种信息是绝对法的流变仪得不到的。因此， 实际上相对和绝对法的流变仪是互相协同的。从转矩流变仪可以得到在设定温度和转速（平均剪切速率）下扭矩随时间变化的曲线，这种曲线常称为“扭矩谱”，除此之外， 还可同时得到温度曲线、压力曲线等信息。在不同温度和不同转速下进行测定，可以了解加工性能与温度、剪切速度的关系。 转矩流变仪在共混物性能研究方面应用最为广泛。转矩流变仪可以用来研究热塑性材料的热稳定性、剪切稳定性、流动和固化行为。图 1 为一般
3、物料的转矩流变曲线，但有些样品没有AB 段。各段意义分别如下。OA：在给定温度和转速下，物料开始粘连，转矩上升到A 点。AB：受转矩旋转作用，物料很快被压实（赶气），转矩下降到B 点(有的样品没有AB段)。BC：物料在热和剪切力的作用下开始塑化(软化或熔融 )，物料即由粘连转向塑化，转矩上升 C 点。CD：物料在混合器中塑化，逐渐均匀。达到平衡，转矩下降到D。DE：维持恒定转矩，物料平衡阶段（至少在90s 以上 )。E 以后：继续延长塑化时间，导致物料发生分解、交联、固化，使转矩上升或下降。3. 实验原材料和仪器设备3.1 原材料测定聚乙烯、聚丙烯树脂不同温度下流变性能，具体如下第一组： PE
4、，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。3.2 仪器设备转矩流变仪，本实验以密炼机式转矩流变仪，如图1-1 所示。图 1-1 转矩流变仪示意图1压杆； 2加料口； 3密炼室； 4漏料； 5密炼机； 6紧急制动开关；7手动面板； 8驱动及扭矩传感器；9开关； 10计算机（ 1）转矩流变仪的组成： 密炼机内部配备压力传感器、热电偶，测量测试过程中的压力和温度的变化。 驱动及转矩传感器转矩传感器是关键设备，用它测定测试过程中转矩随时间的变化
5、。转矩的大小反映了材料在加工过程中许多性能的变化。 计算机控制装置用计算机设定测试的条件如温度、转速时间等。并可记录各种参数（如温度、转矩和压力等）随时间的变化。（ 2）性能指标密炼机转速最大值200r/min； 转矩最大值100 Nm ； 熔体温度测量范围为室温至300，温度控制精度为1。（ 3）扭矩流变仪转子转矩流变仪转子如图1-2 所示，转子有不同的形状，以适应不同的材料加工。本密炼机配备的转子为西格玛（）型转子。 在密炼室内不同部位的剪切速率是不同的，两个转子有一定的速比，一般为3:2（左转子：右转子） ，两转子相向而行，左转子为顺时针，右转子为逆时针。图 1-2 密炼室转子示意图4.
6、 实验步骤（ 1）称量按照上面所列配方准确称量，加入试样的质量（M）应按照下式计算: rM = (V - V ) 0.69（2-9）而且 : rV - V70式中V密炼室的容积，ml；Vr转子的体积，ml；物料密度，g/mL。为便于对试样的测试结果进行比较，每次应称取相同质量的试样。（ 2）合上总电源开关，打开扭矩流变仪上的开关(这时手动面板上STOP 和 PROGRAM的指示灯变亮 )，开启计算机；（ 3）10min 后按下手动面板上的START，这时 START 上的指示灯变亮；（ 4）双击计算机桌面的转矩流变仪应用软件图标，然后按照一系列的操作步骤（由实验教师对照计算机向学生讲解完成），
7、通过这些操作，完成实验所需温度、转子转速及时间的设定；（ 5）当达到实验所设定的温度并稳定10min 后，开始进行实验。先对转矩进行校正，并观察转子是否旋转，转子不旋转不能进行下面的实验，当转子旋转正常时，才可进行下一步实验；（ 6）点击开始实验快捷键，将原料加入密炼机中，并将压杆放下用双手将压杆锁紧；（ 7）实验时仔细观察转矩和熔体温度随时间的变化；（ 8）到达实验时间，密炼机会自动停止，或点击结束实验快捷键可随时结束实验；（ 9）提升压杆，依次打开密炼机二块动板，卸下两个转子，并分别进行清理，准备下一次实验用；（ 10）待仪器清理干净后, 将已卸下的动板和转子安装好。5. 思考题（1）转矩流变仪在聚合物成型加工中有哪些方面的应用？（2）加料量、转速、测试温度对实验结果有哪些影响？
