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1、无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布塑料加工流变性能塑料加工流变性能 无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布主讲内容主讲内容1 1、基本概念、基本概念2 2、常用流变仪的分类、常用流变仪的分类3 3、转矩流变仪的基本结构、测试原理及操作、转矩流变仪的基本结构、测试原理及操作4 4、分析、分析PVCPVC塑料加工流变曲线塑料加工流变曲线5 5、影响流变性能测试结果的因素、影响流变性能测试结果的因素无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布 1、 基本概念基本概念 流变性流变性 当高聚物熔体和溶液（简称流体）在受外力作用当高聚物熔体和溶液（简称流体）在受外力作用时，既表现时，既表现粘性流动粘性流动，又表现
2、出，又表现出弹性形变弹性形变，因此，因此称为高聚物流体的流变性或流变行为。称为高聚物流体的流变性或流变行为。 高分子的流动不是简单的整个分子的迁移高分子的流动不是简单的整个分子的迁移,而是各而是各个链段分段运动的总结果个链段分段运动的总结果,在外力作用下在外力作用下,高分子链高分子链不可避免的要顺外力的方向有所伸展不可避免的要顺外力的方向有所伸展,即高聚物进即高聚物进行粘性流动的同时伴随着一定量的高弹形变行粘性流动的同时伴随着一定量的高弹形变,外力外力消失后高分子链又要蜷曲消失后高分子链又要蜷曲,形变要恢复一部分形变要恢复一部分.无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布 流体的类型流体的类型（1）
3、牛顿流体）牛顿流体:低分子流体在流动时流速越大低分子流体在流动时流速越大,流动阻力越大流动阻力越大, 切应切应力与切变速率成正比力与切变速率成正比. dydyx xy ydxdx +dF FF F粘度粘度 是流体内部反抗这种流动的内摩擦阻力是流体内部反抗这种流动的内摩擦阻力, ,与分子间的与分子间的缠绕程度和分子间的相互作用有关缠绕程度和分子间的相互作用有关. .单位单位: Nm/S2, Pas无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布（2）非牛顿流体）非牛顿流体: 不符合牛顿流动定律不符合牛顿流动定律,称为称为非牛顿流体非牛顿流体.通常可以用流动曲线来作判定通常可以用流动曲线来作判定.D DN N
4、S SiBiBPBPB 切变速率切变速率各类流体的流动曲线各类流体的流动曲线 y y图图2 2切变速率切变速率 各类流体的粘度与切变速率的关系各类流体的粘度与切变速率的关系图图3 3N-N-牛顿流体牛顿流体;D-;D-切力增稠流体（胀流体）切力增稠流体（胀流体）S-S-切力变稀流体切力变稀流体（假塑性流体）（假塑性流体）iBiB- -理想的宾汉流体理想的宾汉流体;PB-;PB-假塑性宾汉体假塑性宾汉体无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布1 1）宾汉流体）宾汉流体( (塑性体塑性体):): 剪切应力小于一定值剪切应力小于一定值 y y, ,流体不动流体不动, ,当当 y y时时, ,才产生牛顿流
5、动才产生牛顿流动. . 如牙膏如牙膏, ,涂料和泥浆涂料和泥浆. .2 2）假塑性流体）假塑性流体: : 粘度随着剪切速率的增加而变小粘度随着剪切速率的增加而变小, ,切力变稀切力变稀( (流动性变好流动性变好) )。如大多数的聚合物熔体。如大多数的聚合物熔体. .无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布3 3）膨胀性流体）膨胀性流体: : 随着剪切速率的增加随着剪切速率的增加, ,粘度变大粘度变大, ,切力变稠切力变稠. .如分散体系如分散体系, ,聚合物悬浮体系聚合物悬浮体系, ,胶乳等胶乳等. . 流凝体流凝体: : 维持恒定的切变速率维持恒定的切变速率, ,粘度随着时间的增加而粘度随着时间
6、的增加而增大的流体。如饱和聚酯等增大的流体。如饱和聚酯等 触变体触变体: :维持恒定的切变速率维持恒定的切变速率, ,粘度随着时间的增加而减小粘度随着时间的增加而减小的流体的流体. .如油漆等如油漆等无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布绝大多数实际的聚合物的流动行为遵从普适流动曲线绝大多数实际的聚合物的流动行为遵从普适流动曲线. .斜率斜率=1=1第第一一牛牛顿顿区区第第二二牛牛顿顿区区斜率斜率=1=1假塑区假塑区 0 0 无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布2、常用的流变测量仪器、常用的流变测量仪器（1）毛细管型流变仪）毛细管型流变仪 根据测量原理不同又可分为恒速型（测压力）和根据测量原理不
7、同又可分为恒速型（测压力）和恒压力型（测流速）两种。恒压力型（测流速）两种。 （2）转子型流变仪）转子型流变仪 根据转子几何构造的不同又分为锥一板型、平行根据转子几何构造的不同又分为锥一板型、平行板型（板板型（板板型）、同轴圆筒型等。板型）、同轴圆筒型等。 （3）混炼机型转矩流变仪）混炼机型转矩流变仪（4）振荡型流变仪）振荡型流变仪 用于测量小振幅下的动态力学性能，其结构同转用于测量小振幅下的动态力学性能，其结构同转子型流变仪。子型流变仪。 无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布3、混炼机型转矩流变仪、混炼机型转矩流变仪实际上是一种组合式转矩测实际上是一种组合式转矩测量仪。除主机外，带有一种量仪
8、。除主机外，带有一种小型密炼器和小型螺杆挤出小型密炼器和小型螺杆挤出机及各种口模。转矩流变仪机及各种口模。转矩流变仪可以用来研究热塑性材料的可以用来研究热塑性材料的热稳定性、剪切稳定性、流热稳定性、剪切稳定性、流动和固化行为。动和固化行为。 无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布转矩流变仪的基本结构转矩流变仪的基本结构 图图1-2 1-2 转矩流变仪示意图转矩流变仪示意图1 1压杆；压杆；2 2加料口；加料口；3 3密炼室；密炼室；4 4漏斗；漏斗；5 5密炼机；密炼机；6 6紧急制动紧急制动开关；开关；7 7手动面板；手动面板；8 8驱动及扭矩传感器；驱动及扭矩传感器；9 9开关；开关；101
9、0计算机计算机无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布测试原理物料被加到混炼室中，受到两个转子所施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，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，在经过机械分这个力由测力传感器测量，在经过机械分级的杠杆力臂转换成转矩值的单位牛顿级的杠杆力臂转换成转矩值的单位牛顿.米米（ N.m ）读数。其转矩值的大小反应了物）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料黏度的大小。通过热电偶对转子温
10、度的控制，可以得到不同温度下物料的黏度。控制，可以得到不同温度下物料的黏度。无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布操作步骤与注意事项（1）了解转矩流变仪的工作原理、技术规格和安装、使用、清）了解转矩流变仪的工作原理、技术规格和安装、使用、清理的有关规定。理的有关规定。（2）称量）称量 按照上面所列配方准确称量，加入试样的质量（按照上面所列配方准确称量，加入试样的质量（M）应按照下式计算应按照下式计算: W1=(V1-V0)0 (6-1)式中式中W1-加料量加料量 （g） V1-混合器容量（混合器容量（cm3） V0-转子体积（转子体积（cm3） -原材料的固体体积或熔体密度（原材料的固体体积或熔
11、体密度（g/cm3） -加工系数，按固体或熔体密度计算为加工系数，按固体或熔体密度计算为 0.655、0.80。 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。试样。（3）合上总电源开关，打开扭矩流变仪上的开关，开启计算机；）合上总电源开关，打开扭矩流变仪上的开关，开启计算机；无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布（4）根据实验要求设定温度）根据实验要求设定温度 ，当达到实验所，当达到实验所设定的温度并稳定设定的温度并稳定10min后，开始进行实验。后，开始进行实验。先对转矩进行校正，并观察转子是否旋转，先对转矩进行校正，并观察转子
12、是否旋转，转子不旋转不能进行下面的实验，当转子旋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；转正常时，才可进行下一步实验； （5）物料由加料器投入混合室，放下压料杆）物料由加料器投入混合室，放下压料杆压实物料，开始记录，到预定实验时间停止压实物料，开始记录，到预定实验时间停止记录。实验时注意仔细观察转矩和熔体温度记录。实验时注意仔细观察转矩和熔体温度随时间的变化；随时间的变化； （6）当实验结束后，加入少量润滑剂，然后）当实验结束后，加入少量润滑剂，然后拆卸清理混合器。拆卸清理混合器。 无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布4、PVC塑料加工流变曲线分析图为图为PVC的典
13、型转矩时间流变曲线的典型转矩时间流变曲线 曲线上有三个峰曲线上有三个峰 ，第一个峰为，第一个峰为加料峰加料峰，第二个峰为第二个峰为塑化峰塑化峰，第三个峰为，第三个峰为分解峰分解峰，分别表示物料的加入、塑化和分解。分别表示物料的加入、塑化和分解。无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布 A点点的高低与的高低与转速大小转速大小和干混料的和干混料的表观密度表观密度有关，随料温升高有关，随料温升高逐渐接近混炼预设温度，树脂软化，逐渐接近混炼预设温度，树脂软化，空气被排除空气被排除转矩减小到转矩减小到B点点，由于，由于热和剪切作用热和剪切作用，树脂颗粒破碎，颗粒内的物料从表面，树脂颗粒破碎，颗粒内的物料从表
14、面开始塑化开始塑化，物料，物料粘度逐渐增加粘度逐渐增加，转矩迅速升高到，转矩迅速升高到C点点，C点对点对应的峰为塑化峰，随着塑化后物料应的峰为塑化峰，随着塑化后物料内部残留空气排除内部残留空气排除，物料中，物料中各处温度趋于一体，熔体结构逐渐均匀，转矩逐渐降低达到相各处温度趋于一体，熔体结构逐渐均匀，转矩逐渐降低达到相对稳定值的平衡转矩对稳定值的平衡转矩D点点，经过长时间混炼，经过长时间混炼，pvc熔体中稳定熔体中稳定剂逐渐丧失作用时，剂逐渐丧失作用时，物料开始分解并交联物料开始分解并交联，颜色由黄变褐，转，颜色由黄变褐，转矩从矩从E点点迅速增高迅速增高无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布5、
15、影响塑料流变性能测试结果的因素、影响塑料流变性能测试结果的因素（1） 加料量加料量 混合室内的混合室内的物料量不足物料量不足，转子难以接触物料，达不转子难以接触物料，达不到混炼塑化的最佳效果。到混炼塑化的最佳效果。反之反之物料加入过多物料加入过多，部，部分物料集中于加料口不能分物料集中于加料口不能进入混合室混炼均匀或出进入混合室混炼均匀或出现超额的阻力转矩，使仪现超额的阻力转矩，使仪器安全装置发生作用，停器安全装置发生作用，停止运转。止运转。实验过程中实验过程中，去，去除上顶栓对物料的施压作除上顶栓对物料的施压作用，仪器转矩变化不突出，用，仪器转矩变化不突出，说明加料量基本合适。说明加料量基本
16、合适。 无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布（2）测试温度）测试温度选择的选择的温度过低温度过低会导致超额转矩使安全装会导致超额转矩使安全装置发生作用，仪器停转。置发生作用，仪器停转。温度过高温度过高时，聚时，聚合物的链段活动能力增加、体积膨胀。分合物的链段活动能力增加、体积膨胀。分子间作用减小，流动性增大，粘度随温度子间作用减小，流动性增大，粘度随温度升高而降低。升高而降低。 无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布（3）转速）转速混炼室中转子转混炼室中转子转速的确定一般以速的确定一般以加工所需要的条加工所需要的条件而定。同时按件而定。同时按照物料粘滞阻力照物料粘滞阻力的大小、测试温的大小、测试温度的高低、仪器度的高低、仪器灵敏度的大小等灵敏度的大小等条件再进行适当条件再进行适当调整。调整。 无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布（4）加料速度）加料速度物料加入混炼室时，物料加入混炼室时，应使用斜槽柱塞加料应使用斜槽柱塞加料器，在尽可能短的时器，在尽可能短的时间内把物料压入混炼间内把物料压入混炼室内。其原因是如果室内。其原因是如果物料进入时间长短不物料进入时间长短不同，物料各部分受热、同，物料各部分受热、受剪切的时间就不同，受剪切的时间就不同，造成结果波动，重复造成结果波动，重复性差。性差。无忧无忧PPTPPT整理发布整理发布
