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1、聚合物流变实验,聚合物材料 恒负荷型 毛细管流变实验,QUST,高分子物理实验课之十三,流动的宇宙，变化的世界,万物皆流,运动是绝对的， 静止是相对的。,高分子物理实验课之十三,松弛时间谱与测试时间t,如果t ，,测试的性能为结构单元i及其以下单元的性能,参比物,那么,高分子物理实验课之十三,流变学基本概念,流变学是一门研究材料 流动及变形规律的科学。,流动液体粘性 耗散能量 产生永久形变 无记忆效应 牛顿定律 时间过程,变形固体弹性 储存能量 形变可以恢复 有记忆效应 胡克定律 瞬时响应,材料在大变形、长时间应力作用下呈现的非线性粘弹性,高分子物理实验课之十三,影响流变行为的因素概述,高分子
2、物理实验课之十三,一、实验目的,1. 了解毛细管流变仪研究聚合物熔体流变性能的一般原理，,3. 掌握计算剪切应力 、剪切速率 和表观粘度 的方法。 4. Bargley修正；Rabinowich修正,2. 初步掌握XLY-II型流变仪的基本结构和操作技术，,高分子物理实验课之十三,二、实验原理,推导思路：,先将聚合物熔体看作牛顿流体,建立流变方程,（即剪切应力和剪切速率关联式）,然后对流变方程进行非牛顿校正,入口校正,高分子物理实验课之十三,图13-1 熔体在毛细管内的受力示意图（放大）,高分子物理实验课之十三,1.剪切应力,设不可压缩流体在半径为R的圆管中心层流方式流动。半径为r的圆柱流体所
3、受的力是平衡的，进行受力分析：,高分子物理实验课之十三,(2),由（1）式可见，毛细管中流体受到的剪切应力r，与流层至管中心的距离r成正比，与压力梯度P/L成正比，,毛细管壁处,高分子物理实验课之十三,2.牛顿流体的剪切速率,由定义可知牛顿流体的剪切速率为：,v（r）为流体的线速度，是r的函数。,(3),高分子物理实验课之十三,对于上式积分并加上边界条件 得：,(5),从管道的微小环面积2rdr来看，通过它的微小流出量可以用下式表示：,(6),展开(3)式：,高分子物理实验课之十三,将（6）式两边积分得：,由（4）式和（7）式可得：,高分子物理实验课之十三,3.牛顿流体的表观粘度a牛,式中W为
4、所加砝码的重量（单位，牛顿）。,高分子物理实验课之十三,(二)Rabinowitsch修正 -非牛顿修正,聚合物流体不是牛顿流体，一般为假塑性流体。 其流动行为符合幂律方程：,所以需要进行校正,Rabinowitsch校正,高分子物理实验课之十三,推导过程如下：,高分子物理实验课之十三,与牛顿流体相同，非牛顿流体的流量为：,式(13)中的n1，k，则变回上述牛顿流体的体积流量式(7)。,高分子物理实验课之十三,整理(8)和(14)式，得到非牛顿流体切变速率w 与牛顿流体切变速率w之间的关系是:,由该式可以看出对于假塑性流体n40)时，入口压力降与毛细管中流动的压力降相比可以忽略，可以不引入入口
5、校正，直接用（2）式计算w值。,高分子物理实验课之十三,(三）弹性效应的表征,高分子物理实验课之十三,表示弹性记忆效应大小的参数,B值 影响因素,高分子物理实验课之十三,三、实验仪器,加压系统是由1:10的杠杆机构 ， 连接砝码的是动滑轮结构， 不加砝码时托盘等相当于总重为0.5kg的砝码， 毛细管长径比(L/D):5/1，10/1，20/1，40/1， 升温速度16/min ，07以上-升温最快 走纸速度可调，单位mm/h.,高分子物理实验课之十三,注意：,1.每次实验后清理料筒及工具。 2.避免空气对流，保持恒温。 3.避免摔、碰机器和工具，防止损坏。,一、数据记录,二、操作,高分子物理实
6、验课之十三,四、数据处理,1.处理步骤,原始数据,高分子物理实验课之十三,2.柱塞下降速度的确定：,图13-3柱塞的形成与时间变化关系图,高分子物理实验课之十三,1.剪切速率,2.剪切应力,高分子物理实验课之十三,五、思考题,分别讨论分子量、分子量分布、支化以及温度对聚合物表观粘度的影响。 为什么要进行Bagley修正和Rabinowitsch修正？ 如何用恒负荷型流变仪进行Bagley修正？ 恒速率型与恒负荷型流变仪的根本区别是什么，各有什么优缺点？,高分子物理实验课之十三,六、应用,在合成上的应用 在加工工艺上的应用 力学状态变化的测定,高分子物理实验课之十三,134聚乙稀塑化曲线,高分子物理实验课之十三,Bargley校正因子计算示意图,
