流變儀即用于測定聚合物熔體、聚合物溶液、懸浮液、乳液、涂料、油墨和食品等流變性質的儀器。
分為旋轉流變儀、毛細管流變儀、轉矩流變儀和界面流變儀。
旋轉流變儀是現(xiàn)代流變儀中的重要組成部分,它們依靠旋轉運動來產生簡單剪切流動,可以用來快速確定材料的粘性、彈性等各方面的流變性能。
旋轉流變儀一般是通過一對夾具的相對運動來產生流動。引入流動的方法有兩種:
一種是驅動一個夾具,測量產生的力矩,這種方法比較早是由Couette在1888年提出的,也稱為應變控制型,即控制施加的應變,測量產生的應力;
另一種是施加一定的力矩,測量產生的旋轉速度,它是由Searle于1912年提出的,也稱為應力控制型,即控制施加的應力,測量產生的應變。
對于應變控制型流變儀,一般有兩種施加應變及測量相應的應力的方法:
一種是驅動一個夾具,并在同一夾具上測量應力,應用這種方法的流變儀有Haake,Conraves,F(xiàn)erranti-Shirley和Brookfield流變儀;
而另一種是驅動一個夾具,在另一個夾具上測量應力,應用這種方法的流變儀包括Weissenberg和Rheometrics流變儀。
對于應力控制型流變儀,一般是將力矩施加于一個夾具,并測量同一夾具的旋轉速度。
在Searle最初的設計中,施加力矩是通過重物和滑輪來實現(xiàn)的。現(xiàn)代的設備多采用電子拖曳馬達來產生力矩。
用途:
1、對材料結構的表征,包括:對聚合物分子量和分子量分布的定性和定量分析,以及對聚合物的支化性能、填充性能、拉伸性能和玻璃化轉變溫度等的分析。
2、模擬聚合物的加工條件,評定聚合物的加工性能。通過對加工過程的分析,以正確選擇加工工藝條件并指導配方設計。
3、對原材料、半成品和成品的性能做出評價。
原料供應商使用流變儀來測量聚合物熔體的粘彈性是一件相當普通的事情,現(xiàn)在越來越多的塑料混合商也開始使用它。利用流變儀可評估樹脂在常規(guī)質量管理下的可加工性,或將其用作研發(fā)工具,決定在某一生產條件或應用條件下使用哪種材料可以。
流變儀廣泛使用的原因之一是它們的價格日漸便宜,這一現(xiàn)象的發(fā)生部分歸因于電腦的采用使流變儀性價比越來越高。過去經常使用的流變儀,現(xiàn)在不用$40000就能買到。據(jù)報道,較新式流變儀具有更好的精確度,并附帶軟件和硬件,可以擴大測試范圍。
一般說來,流變儀主要有三種類型:毛細管流變儀、扭矩式流變儀和動態(tài)旋轉式流變儀。三種類型分別適用于不同的目的。如果要尋找一臺精密的熔融指數(shù)儀,那么可以考慮使用毛細管流變儀。一般的熔融指數(shù)儀測量的只是剪切速率/黏度曲線上的一點,只能對材料的流動性或平均分子量進行粗略的評估,而毛細管流變儀能到出曲線上的多個點,可以為注射成型或擠出成型等高剪切狀態(tài)提供更為真實的信息。初級毛細管流變儀的售價從$30000 到 $45000不等,高級的質檢設備售價高達$100000。在線式毛細管流變儀黏度測量在材料通過擠出機時進行。它們一般費用為$100000到$150000,但也有幾家公司以$50000左右的價格引進了這種設備。
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