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高分子材料流變學(xué)中的粘性參數(shù)

發(fā)布時(shí)間:2024-04-23
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常用的粘性參數(shù)包括剪切粘度η、拉伸粘度ηe、復(fù)數(shù)粘度η*。剪切粘度η是最普遍地用來表示聚合物流變性能的一個(gè)參數(shù)。通常所說的粘度就是指剪切粘度。對(duì)于粘度較低的聚合物溶液與熔體可用同軸圓筒流變儀或?yàn)跏险扯扔?jì)測定。例如,人們常用同軸圓筒流變儀測定涂料的粘度;利用烏氏粘度計(jì)測定聚合物的粘均分子量。在聚合物加工成型時(shí),工作對(duì)象主要是聚合物熔體,一般來說粘度比較大。一方面,不同的加工成型方法的剪切速率范圍不一樣;另一方面,不同類型的流變儀的剪切速率的量程也不同。因此,存在著一個(gè)相互匹配的問題。


熔融指數(shù)測定儀的剪切速率較低,測得的流變性能只適用于指導(dǎo)模壓成型。但是熔融指數(shù)測定方法簡單,操作方便快捷,儀器價(jià)格較低,因此在工業(yè)界得到了普遍應(yīng)用。樹脂生產(chǎn)廠家常用熔融指數(shù)MFI作為樹脂的性能指標(biāo),間接地表示樹脂分子量的大小與加工性能。塑料加工廠也常用MFI表示塑料的加工流動(dòng)性能。


錐板流變儀或平行板流變儀常被用來測定聚合物熔體粘度。一般采用小振幅振動(dòng)剪切動(dòng)態(tài)模式直接測得復(fù)數(shù)粘度η*,再利用Cox-Merz定律轉(zhuǎn)換成剪切粘度η。由于需用Cox-Merz定律進(jìn)行轉(zhuǎn)換,因此測定聚合物的對(duì)象有一定局限性。但當(dāng)只需了解低剪切速率下的粘度時(shí),可以采用錐板或平行板流變儀的穩(wěn)定剪切模式,直接測定剪切粘度。此時(shí),被測定的聚合物對(duì)象就不再受限制。錐板或平行板流變儀測定的優(yōu)點(diǎn)是可同時(shí)得到有關(guān)彈性的數(shù)據(jù);另一方面,動(dòng)態(tài)模式測量的頻率掃描范圍較寬。如果要求更寬的剪切速率范圍的粘度數(shù)據(jù),可以采用時(shí)-溫轉(zhuǎn)換方法得到。小振幅振動(dòng)流變測定方法靈敏度高,還常被用來研究表征聚合物的大分子結(jié)構(gòu)。


毛細(xì)管流變儀可直接測得聚合物剪切粘度,且剪切速率的適用范圍很寬,測定對(duì)象并沒有限制,因此在科學(xué)研究與工業(yè)上都得到了廣泛的應(yīng)用。在擠出成型與注射成型時(shí),特別是注射成型時(shí),聚合物所受的剪切速率很高,因此只有采用毛細(xì)管流變儀才能直接測得這樣高剪切速率下的粘度。


拉伸粘度ηe是表達(dá)聚合物在拉伸流場中流變性能的一個(gè)主要參數(shù),可采用拉伸流變儀測定。拉伸流變儀是基于薄片或單絲拉伸的直接測定方法,可以給出瞬態(tài)拉伸粘度值。此外還有一種間接測定方法,即利用毛細(xì)管流變儀中入口效應(yīng)產(chǎn)生的拉伸流動(dòng),采用Cogswell方法進(jìn)行換算得到粘度值。