高分子聚合物中粘度检测方案(粘度计)

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Main Diagram 粘度测量中的爬杆效应(包轴效应)?如何处理 爬杆效应是高聚物具有粘弹性的表现之一。对于粘性流体，由于离心力的作用，液面将呈凹形(左图)；与粘性流体不同，盛在容器里的高分子液体(粘弹性流体)，当这种样品中放入转子旋转时，没有因为惯性作用而甩向容器壁附近，反而环绕在棒附近，出现沿棒向上爬的“爬杆"现象(右图)，这种现象称为韦森堡效应，法向应力效应，又称“包轴”效应。出现这一现象的原因是这种高分子物料具有弹性，由于高分子流体在流动中形成各向异性结构而产生的：在旋转时具有弹性的大分子链会沿着圆周方向取向并出现拉伸变形，从而产生朝向轴心的压力，离轴越近的地方剪切速率就越大，故法向应力越大，相应的，高分子链的弹性恢复力就越大，，于是使得液体沿轴向上挤，就出现了爬杆现象。 什么是粘弹性流体?有粘性液体和弹性固体的特性。 粘性液体：受力，流动，产生永久性形变 弹性固体：受力，变形，去除外力，形变恢复 粘弹性流体：受力时产生形变，去除外力，形变部分回复，受力时间越长，形变恢复部分越少。 爬杆效应的不利后果及其克服办法： 1、 爬竿效应对于高分子溶液而言是正常的，只要分子量达到一定数必然要爬竿，这也是高分子溶液弹性的体现。用普通粘度计来测量时由于爬杆现象，得到的数据经常是大于真实的粘度值，同时这类物料实际又是假塑性剪切变稀的，因此对这类物料的特性经常使测试者感到困惑。 東南科儀Sinoinstrument Co.，Ltd. 广州：020-66618088 北京：010-62268660上海 ：02 1-5 25 867 71 成都：028-61375660 杭州：0571-88068711 西安■成都■天津!■山东■武汉■重庆■南京■厦门■深圳■珠海中山■香港网址：www.sinoinstrument.com 邮箱：dongnan@sinoinstrument.com 2、 要想克服爬杆效应的方法： 针对这类物料，不能采用同轴圆柱体转子，最简单的方法是采用 RST-CPS锥板流变仪，根据物料的粘度范围选用 CP25-1或 CP50-1转子，可以先做一下剪切率扫描，得到基本的流变曲线，然后根据情况确定最后的测量条件，一般建议采用低剪切率进行测量。如下图所示，个聚合物在不同聚合条件下的流变曲线。从曲线可以发现，该物料是假塑性流体，经过实验也发现具有触变性，最后确定在较低剪切率(该样品采用8S-1)的条件下进行测量，可以获得稳定可靠的粘度值，给生产工艺的确定提供了可靠的实验数据。 对于粘弹性体或凝胶类样品(高分子聚合度高，浓度高)来说，采用锥板流变仪不断线性增加和降低样品受到的应力和剪切率方法，可以从一定程度上限制内部结构的弹性回复对数据造成不一致的麻烦，因此使用 RST 流变仪是更适合该样品的测试，具体测量的条件：可以采用剪切率扫描进行流变曲线测试，或者选用一个比较低的剪切率(0-20S-1)进行一段时间的测量，再取平均值。 现截然不同的结果(用户样品出现溅胶现象，外来样品却能正常生产)。 Viscosity Diagram 220T Legend 爬杆效应是高聚物具有粘弹性的表现之一。对于粘性流体，由于离心力的作用，液面将呈凹形（左图）；与粘性流体不同，盛在容器里的高分子液体（粘弹性流体），当这种样品中放入转子旋转时，没有因为惯性作用而甩向容器壁附近，反而环绕在棒附近，出现沿棒向上爬的“爬杆”现象（右图），这种现象称为韦森堡效应，法向应力效应，又称“包轴”效应。出现这一现象的原因是这种高分子物料具有弹性，由于高分子流体在流动中形成各向异性结构而产生的：在旋转时具有弹性的大分子链会沿着圆周方向取向并出现拉伸变形，从而产生朝向轴心的压力，离轴越近的地方剪切速率就越大，故法向应力越大，相应的，高分子链的弹性恢复力就越大，于是使得液体沿轴向上挤，就出现了爬杆现象。 什么是粘弹性流体？有粘性液体和弹性固体的特性。粘性液体：受力，流动，产生永久性形变弹性固体：受力，变形，去除外力，形变恢复粘弹性流体：受力时产生形变，去除外力，形变部分回复，受力时间越长，形变恢复部分越少。爬杆效应的不利后果及其克服办法：1、 爬竿效应对于高分子溶液而言是正常的，只要分子量达到一定数必然要爬竿，这也是高分子溶液弹性的体现。用普通粘度计来测量时由于爬杆现象，得到的数据经常是大于真实的粘度值，同时这类物料实际又是假塑性剪切变稀的，因此对这类物料的特性经常使测试者感到困惑。2、 要想克服爬杆效应的方法：针对这类物料，不能采用同轴圆柱体转子，zui简单的方法是采用 RST-CPS 锥板流变仪，根据物料的粘度范围选用 CP25-1 或 CP50-1 转子，可以先做一下剪切率扫描，得到基本的流变曲线，然后根据情况确定zui后的测量条件，一般建议采用低剪切率进行测量。如下图所示，一个聚合物在不同聚合条件下的流变曲线。从曲线可以发现，该物料是假塑性流体，经过实验也发现具有触变性，zui后确定在较低剪切率（该样品采用 8 S-1）的条件下进行测量，可以获得稳定可靠的粘度值，给生产工艺的确定提供了可靠的实验数据。对于粘弹性体或凝胶类样品（高分子聚合度高，浓度高）来说，采用锥板流变仪不断线性增加和降低样品受到的应力和剪切率方法，可以从一定程度上限制内部结构的弹性回复对数据造成不一致的麻烦，因此使用 RST 流变仪是更适合该样品的测试，具体测量的条件：可以采用剪切率扫描进行流变曲线测试，或者选用一个比较低的剪切率（0-20 S-1）进行一段时间的测量，再取平均值。现截然不同的结果（用户样品出现溅胶现象，外来样品却能正常生产）。