流变学简介
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流变学概述方案范文
流变学概述方案范文流变学是研究物质应变和应力之间关系的学科，其研究对象是液体和固体的变形在力学上的表现。
流变学的研究有助于我们了解材料的力学特性以及其在实际应用中的行为。
本文将概述流变学的基本概念、应变应力关系、流变学的应用以及流变学的研究方法和实验设备。
流变学的基本概念：流变学研究的主要对象是物质在受力作用下发生的变形现象。
物质的变形可以分为弹性变形和塑性变形两种情况。
弹性变形是指物质在受力作用下发生的可逆性变形，也就是物质在去除外力后能恢复到原始形态的变形。
而塑性变形则是指物质在受力作用下发生的不可逆性变形，去除外力后无法完全恢复到原始形态。
应变应力关系：在进行流变学研究时，我们需要了解物质的应变与应力之间的关系。
应变是指物质在受力作用下所发生的变形程度，可以分为线性应变和非线性应变。
线性应变是指物质在受力作用下的变形与受力大小成正比，而非线性应变则是指物质在受力作用下变形与受力大小不成正比。
应力是指物质在受外力作用下产生的内部分子力，可以分为剪切应力和正应力。
剪切应力是指在物质内部的平面上，垂直于该平面的单位面积上所受的力，而正应力则是指物质内部特定点沿垂直于该点的方向上的单位面积上所受的力。
流变学的应用：流变学在许多领域中有广泛的应用，例如制药、化妆品、食品加工、材料工程等。
对于这些领域的应用，流变学可以帮助我们了解物质的黏度、流动性、变形性等性质，从而指导实际生产和应用过程。
比如，在制药工业中，流变学可以帮助我们控制粘度，确保药品的质量和稳定性。
在食品加工领域，流变学可以帮助我们改善食品的质地和口感。
在材料工程领域，流变学可以帮助我们改善材料的加工过程，提高材料的性能。
流变学的研究方法和实验设备：流变学的研究方法用于测量和分析物质的流变行为。
常见的流变学实验方法和设备包括旋转式流变仪、振荡式流变仪、剪切式流变仪等。
旋转式流变仪通过旋转圆盘或圆柱体来测量物质的黏度和流动性。
振荡式流变仪则通过振荡电机来模拟物质的变形情况。
Rheology(流变学基础)
二．非牛顿流动
实际上大多数液体不符合牛顿粘度定律， 实际上大多数液体不符合牛顿粘度定律，如高分子溶 胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固液、胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固-液的不均匀 体系的流动。把这种不遵循牛顿粘度定律的物质称为非牛 不遵循牛顿粘度定律的物质称为 体系的流动。把这种不遵循牛顿粘度定律的物质称为非牛 顿流体，这种物质的流动现象称为非牛顿流动 非牛顿流动。 顿流体，这种物质的流动现象称为非牛顿流动。 非牛顿流体的剪切速度D和剪切应力S的变化规律，经 非牛顿流体的剪切速度D和剪切应力S的变化规律， 作图后可得四种曲线的类型：塑性流动、假塑性流动、 作图后可得四种曲线的类型：塑性流动、假塑性流动、胀 形流动、触变流动。 形流动、触变流动。 对于非牛顿流体可以用旋转粘度计进行测定。 对于非牛顿流体可以用旋转粘度计进行测定。
对于这种粘弹性， 对于这种粘弹性，我们用弹性模型化的弹簧和把 粘性通过模型的缓冲器的复合型模型加以表示： 粘性通过模型的缓冲器的复合型模型加以表示： 麦克斯韦尔（Maxwell） （一）麦克斯韦尔（Maxwell）模型 福格特（Voigt） （二）福格特（Voigt）模型 （三）双重粘弹性模型 （四）多重粘弹性模型
胀性液体的流动公式： 胀性液体的流动公式： /η D= Sn /ηa n<1，为胀性流体； n<1，为胀性流体； 当n接近1时，流动接近牛顿流动。 接近1 流动接近牛顿流动。
（d）胀性流动
胀性流体的结构变化示意图
• 胀性流动的特点：没屈伏值；过原点；切应速度很小时， 胀性流动的特点：没屈伏值；过原点；切应速度很小时， 液体流动速度较大，当切应速度逐渐增加时， 液体流动速度较大，当切应速度逐渐增加时，液体流动速度 逐渐减小，液体对流动的阻力增加，表观粘度增加， 逐渐减小，液体对流动的阻力增加，表观粘度增加，流动曲 线向上弯曲。 线向上弯曲。 • 在制剂中表现为胀性流动的剂型为含有大量固体微粒的高 浓度混悬剂如50%淀粉混悬剂、糊剂等。 50%淀粉混悬剂 浓度混悬剂如50%淀粉混悬剂、糊剂等。
流变学简介.
流动公式：D=Sn/a
D
剪切力增大，
0 S
粘度下降， 液体变稀
没屈服值；过原点的凹形曲线
在制剂中表现为假塑性流动的剂型有：某些亲 水性链状高分子溶液及微粒分散体系处于絮凝
状态液体。
假塑性流体的结构变化示意图
a =Sn/D 产生原因：大分子或溶胶粒子本身结构是不对称 的，静止时有各种可能的取向，剪切力增大时，不 对称粒子逐渐将长轴转向流动方向排列，减小了对 流动的阻碍，表观粘度随之降低。剪切力越大，粒 子取向作用越完全，体系的表观粘度就越小
（二）假塑性流动（pseudoplastic flow）
假塑性流动的流动曲线随着 S 值的增大，粘 度下降的流动现象称为假塑性流动，其流动公 式如下所示：
D
S
n
a
(n>1)
切稀！越切越稀！
式中ηa ——表观粘度（apparent viscosity ）
如甲基纤维素、西黄蓍胶、海藻酸钠等链状高 分子的1%水溶液表现为假塑性流动，其原因是： 随着S值的增大，这些高分子的长轴按流动方向有 序排列，减少了对流动的阻力。
切力降低——下行线
滞后面积： 上行线和下形线不重合
S
环形曲线
衡量触变性大小的定量指标——滞后面积
D
S
产生触变的原因：对流体施加剪切力后，破坏
了液体内部的网状结构，当剪切力减小时，液 体又重新恢复原有结构，恢复过程所需时间较 长，因而触变流动曲线中上行线和下行线就不 重合
D
S
触变流动的特点：塑性流体、假塑性流体、
一、牛顿流动
D 为剪切速度
S 为剪切应力
曲线的特点：一条通过坐标原点的直线
S=F/A=D =S/ D
聚合物流变学(绪论)
31
❖ 加工流变学：属于宏观流变学，主要研究
与高分子材料加工工程有关的理论与技术 问题。
❖ 比如说，研究加工条件变化与材料流 动性质（主要指粘度、弹性）及产品力学 性质之间的关系，异常的流变现象如挤出 胀大、熔体破裂现象发生的规律、原因及 克服办法；高分子材料典型加工成型操作 单元（如挤出、吹塑、注射等过程的流变 学分析；多相高分子体系的流变性规律， 以及模具与机械设计中遇到的种种与材料 流动性质有关的问题等。）
32
主要内容：
挤出流变学 密炼流变学 塑炼流变学 压延流变学 注模流变学 吹塑流变学 熔体纺丝流变学
33
研究和学习流变学的意义
1）对高分子材料合成而言，流变学与高分子化学结合在一 起，流变性质通过与分子结构参数的联系成为控制合成产 物品质的重要参数。
2）对高分子材料成型加工而言，流变学与高分子物理学和 高分子材料成型工艺原理结合在一起，成为设计和控制材 料配方及加工工艺条件，以获取制品最佳的外观和内在质 量的重要手段。
图 1-8 孔压误差 21
牛顿型流体不存在孔压误差，无论压力传 感器端面安装得与流道壁面是否相平，测得 的压力值相等。高分子液体有孔压误差现象。
22
2 原因：在凹槽附近，流线发生弯曲，但法向应
力差效应有使流线伸直的作用，于是产生背向凹 槽的力，使凹置的压力传感器测得的液体内压力 值小于平置时测得的值。在实施流变测量时，应 当注意这一效应。同样地，当高分子液体流经一 个弯形流道时，液体对流道内侧壁和外侧壁的压 力，也会因法向应力差效应而产生差异。通常内 侧壁所受的压力较大。
10
11
二、Weussebberg效应
12
三、Barus效应
13
四、不稳定流动与熔体破裂
❖ 加工流变学：属于宏观流变学，主要研究
与高分子材料加工工程有关的理论与技术 问题。
❖ 比如说，研究加工条件变化与材料流 动性质（主要指粘度、弹性）及产品力学 性质之间的关系，异常的流变现象如挤出 胀大、熔体破裂现象发生的规律、原因及 克服办法；高分子材料典型加工成型操作 单元（如挤出、吹塑、注射等过程的流变 学分析；多相高分子体系的流变性规律， 以及模具与机械设计中遇到的种种与材料 流动性质有关的问题等。）
32
主要内容：
挤出流变学 密炼流变学 塑炼流变学 压延流变学 注模流变学 吹塑流变学 熔体纺丝流变学
33
研究和学习流变学的意义
1）对高分子材料合成而言，流变学与高分子化学结合在一 起，流变性质通过与分子结构参数的联系成为控制合成产 物品质的重要参数。
2）对高分子材料成型加工而言，流变学与高分子物理学和 高分子材料成型工艺原理结合在一起，成为设计和控制材 料配方及加工工艺条件，以获取制品最佳的外观和内在质 量的重要手段。
图 1-8 孔压误差 21
牛顿型流体不存在孔压误差，无论压力传 感器端面安装得与流道壁面是否相平，测得 的压力值相等。高分子液体有孔压误差现象。
22
2 原因：在凹槽附近，流线发生弯曲，但法向应
力差效应有使流线伸直的作用，于是产生背向凹 槽的力，使凹置的压力传感器测得的液体内压力 值小于平置时测得的值。在实施流变测量时，应 当注意这一效应。同样地，当高分子液体流经一 个弯形流道时，液体对流道内侧壁和外侧壁的压 力，也会因法向应力差效应而产生差异。通常内 侧壁所受的压力较大。
10
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二、Weussebberg效应
12
三、Barus效应
13
四、不稳定流动与熔体破裂
流变学
第十四章 流变学基础
第一节
概述
一,流变学的基本概念 (一)流变学研究内容
流变学 流变学(rheology)系指研究物体变形和流动的科 系指研究物体变形和流动的科 年由Bengham和Crawford提出. 提出. 学,1929年由 年由 和 提出 物体的二重性:物体在外力作用下可观察到变 物体的二重性: 形和流动现象. 流变性: 形和流动现象. 流变性:物体在外力作用下表 现出来的变形性和流动性. 现出来的变形性和流动性. 流动是液体和气体的主要性质之一,流动的难 流动是液体和气体的主要性质之一, 易程度与流体本身的粘性有关, 易程度与流体本身的粘性有关,因此流动可视 为一种非可逆性变形过程. 为一种非可逆性变形过程.
流变学在药学中应用
液体
a. 混合
半固体
皮肤表面上制剂的 铺展性和粘附性 从瓶或管状容器中 制剂的挤出 与液体能够混合的 固体量 从基质中药物的释放
固体
压片或填充胶囊时 粉体的流动 粉末状或颗粒状 固体充填性
制备工艺
装量的生产能力
b. 由剪切引起的 分散系粒子的粉碎 c. 容器中的液体 的流出和流入 d. 通过管道输送 液体的制剂过程 e. 分散体系的物理 稳定性
(二)剪切应力和剪切速度 剪切应力与剪切速度是表征体系流变性 质的两个基本参数. 质的两个基本参数. 流体的层流速度不同,形成速度梯度, 流体的层流速度不同,形成速度梯度, 或称剪切速度 剪切速度. 或称剪切速度.速度梯度的产生是由于 流动阻力的存在, 流动阻力的存在,流动较慢的液层阻滞 流动较快液层的运动. 流动较快液层的运动. 使各液层间产生相对运动的外力叫剪切 在单位液层面积( 力,在单位液层面积(A)上所需施加 剪切应力, 的这种力称为剪切应力 简称剪切力. 的这种力称为剪切应力,简称剪切力.
第一节
概述
一,流变学的基本概念 (一)流变学研究内容
流变学 流变学(rheology)系指研究物体变形和流动的科 系指研究物体变形和流动的科 年由Bengham和Crawford提出. 提出. 学,1929年由 年由 和 提出 物体的二重性:物体在外力作用下可观察到变 物体的二重性: 形和流动现象. 流变性: 形和流动现象. 流变性:物体在外力作用下表 现出来的变形性和流动性. 现出来的变形性和流动性. 流动是液体和气体的主要性质之一,流动的难 流动是液体和气体的主要性质之一, 易程度与流体本身的粘性有关, 易程度与流体本身的粘性有关,因此流动可视 为一种非可逆性变形过程. 为一种非可逆性变形过程.
流变学在药学中应用
液体
a. 混合
半固体
皮肤表面上制剂的 铺展性和粘附性 从瓶或管状容器中 制剂的挤出 与液体能够混合的 固体量 从基质中药物的释放
固体
压片或填充胶囊时 粉体的流动 粉末状或颗粒状 固体充填性
制备工艺
装量的生产能力
b. 由剪切引起的 分散系粒子的粉碎 c. 容器中的液体 的流出和流入 d. 通过管道输送 液体的制剂过程 e. 分散体系的物理 稳定性
(二)剪切应力和剪切速度 剪切应力与剪切速度是表征体系流变性 质的两个基本参数. 质的两个基本参数. 流体的层流速度不同,形成速度梯度, 流体的层流速度不同,形成速度梯度, 或称剪切速度 剪切速度. 或称剪切速度.速度梯度的产生是由于 流动阻力的存在, 流动阻力的存在,流动较慢的液层阻滞 流动较快液层的运动. 流动较快液层的运动. 使各液层间产生相对运动的外力叫剪切 在单位液层面积( 力,在单位液层面积(A)上所需施加 剪切应力, 的这种力称为剪切应力 简称剪切力. 的这种力称为剪切应力,简称剪切力.
流变学简介粘度牛顿非牛顿流体性质
流变学简介粘度牛顿非牛顿流体性质流变学简介粘度牛顿非牛顿流体性质0004.1流变学的介绍Webster’s Dictionary定义流变学为“材料的流动与形变的研究，其中包含弹性，黏度，和塑性。
”在这章中，我们定义黏度为“流体分子的吸引力所引起的内在摩擦力，此摩擦力会抵抗流体的流动。
”你的Brookfield黏度计测量此摩擦力，然后作为研究流变学的工具。
此章的目的是要使你了解不同形式的流动行为以及使用Brookfield黏度计作为研究流变行为的仪器以帮助你处理任何真实流体的分析。
这项信息对于黏度计的使用者提供相当的帮助，特别是对于以黏度测量作为理论和学术方面探讨的研究者而言。
4.2黏度黏度是测量流体内在摩擦力的所获得的数值。
当某一层流体的移动会受到另一层流体移动的影响时，此摩擦力显得极为重要。
摩擦力愈大，我们就必须施予更大的力量以造成流体的移动，此力量即称为“剪切（shear）”。
剪切发生的条件为当流体发生物理性地移动或分散，如倾倒、散布、喷雾、混合等等。
高黏度的流体比低黏度的材料需要更大的力量才能造成流体的流动。
牛顿以图4-1的模式来定义流体的黏度。
两不同平面但平行的流体，拥有相同的面积“A”，相隔距离“dx”，且以不同流速“V1”和“V2”往相同方向流动，牛顿假设保持此不同流速的力量正比于流体的相对速度或速度梯度，即：F/A ＝ηdv/dx其中η与材料性质有关，我们称为“黏度”。
速度梯度，dv/dx，为测量中间层的相对速度，其描述出液体所受到的剪切，我们将它称为“剪速（shear rate）”，以S表示；其单位为时间倒数（sec-1）。
F/A项代表了单位面积下，剪切所造成的合力，称为“剪力（shear stress）”，以F代表；其单位为“达因每平方厘米（dyne/cm2）”。
使用这些符号，黏度计可以下列数学式定义：η＝黏度＝F/S＝剪力/剪速黏度的基本单位为“泊（poise）”。
我们定义一材料在剪力为1达因每平方厘米、剪速为1 sec-1下的黏度为100 poise。
Rheology(流变学基础)概述
➢ 触变性的测定可以通过计算滞后环状曲线所包围的 面积，推测由触变流动而产生的结构的破坏和恢复原 来状态的程度。通过这种方法可以控制制剂的特性和 产品的质量。
三.粘弹性(Viscoelasticity)
➢ 高分子物质或分散体系具有粘性(viscosity)和弹性 (elasticity)双重特性，称之为粘弹性。
➢ 其原因主要是随着温度 的升高凡士林的蜡状骨架 基质产生崩解，另一方面， 液体石蜡聚乙烯复合型软 膏基质，通常在温度发生 变化的条件下能够维持树 脂状结构。
剂型设计和制备工艺过程中流变学的主要应用领域
➢ 应力缓和(stress relaxation)：物质被施加一定的压力 而变形，并使其保持一定应力时，应力随时间而减少，此 现象称为应力缓和。
➢ 蠕变性(creep)：对物质附加一定的重量时，表现为一 定的伸展性或形变，而且随时间变化，此现象称为蠕变性。
对于这种粘弹性，我们用弹性模型化的弹簧和把 粘性通过模型的缓冲器的复合型模型加以表示：
➢ Mervine和Chase提出混悬剂在贮藏过程中切变速度小 ，显示较高的粘性，切变速度变大，显示较低的粘性。即 混悬剂在振摇、倒出及铺展时能否自由流动是形成理想的 混悬剂的最佳条件。
表现假塑性流动的西黄蓍胶、 海藻酸钠、羧甲基纤维素钠等 物质，具有上述性能。图中用 牛顿流体性质的甘油为对照组 进行实验，结果说明，甘油的 粘性作为悬浮粒子的助悬剂较 为理想。如果从容器中到出以 及在皮肤表面涂膜时其粘度较 高,由于甘油本身的稠度较大， 且吸湿性高，所以不经稀释则 无法使用。触变性物质在静置 状态下可形成凝胶，经振摇后 转变为液状。
基质。
（二）流变学在乳剂中的应用
➢ 乳剂在制备和使用过程中往往会受到各种切变力的影响 。在使用和制备条件下乳剂的特性是否适宜，主要由制剂 的流动性而定。例如，为了使皮肤科用的制剂或化妆品达 到其质量标准，必须调节和控制好制剂的伸展性。另外， 为了使皮肤注射用乳剂容易通过注射用针头，且容易从容 器中倒出以及使乳剂的特性适合于工业化生产工艺的需要 ，掌握制剂处方对乳剂流动性的影响非常重要。
三.粘弹性(Viscoelasticity)
➢ 高分子物质或分散体系具有粘性(viscosity)和弹性 (elasticity)双重特性，称之为粘弹性。
➢ 其原因主要是随着温度 的升高凡士林的蜡状骨架 基质产生崩解，另一方面， 液体石蜡聚乙烯复合型软 膏基质，通常在温度发生 变化的条件下能够维持树 脂状结构。
剂型设计和制备工艺过程中流变学的主要应用领域
➢ 应力缓和(stress relaxation)：物质被施加一定的压力 而变形，并使其保持一定应力时，应力随时间而减少，此 现象称为应力缓和。
➢ 蠕变性(creep)：对物质附加一定的重量时，表现为一 定的伸展性或形变，而且随时间变化，此现象称为蠕变性。
对于这种粘弹性，我们用弹性模型化的弹簧和把 粘性通过模型的缓冲器的复合型模型加以表示：
➢ Mervine和Chase提出混悬剂在贮藏过程中切变速度小 ，显示较高的粘性，切变速度变大，显示较低的粘性。即 混悬剂在振摇、倒出及铺展时能否自由流动是形成理想的 混悬剂的最佳条件。
表现假塑性流动的西黄蓍胶、 海藻酸钠、羧甲基纤维素钠等 物质，具有上述性能。图中用 牛顿流体性质的甘油为对照组 进行实验，结果说明，甘油的 粘性作为悬浮粒子的助悬剂较 为理想。如果从容器中到出以 及在皮肤表面涂膜时其粘度较 高,由于甘油本身的稠度较大， 且吸湿性高，所以不经稀释则 无法使用。触变性物质在静置 状态下可形成凝胶，经振摇后 转变为液状。
基质。
（二）流变学在乳剂中的应用
➢ 乳剂在制备和使用过程中往往会受到各种切变力的影响 。在使用和制备条件下乳剂的特性是否适宜，主要由制剂 的流动性而定。例如，为了使皮肤科用的制剂或化妆品达 到其质量标准，必须调节和控制好制剂的伸展性。另外， 为了使皮肤注射用乳剂容易通过注射用针头，且容易从容 器中倒出以及使乳剂的特性适合于工业化生产工艺的需要 ，掌握制剂处方对乳剂流动性的影响非常重要。
流变学基础
图8 与流变时间相关的非牛顿流体的流变图
第二节 基本概念
引入：
变形 流动 应力~应变 应力~应变速率
定义应力、应 变、应变速率
注意：
实际材料发生的变形和受力情况是复杂的，要找 出其应力~应变之间的关系十分困难。因此，在流变学 中采用一些理想化的实验——简单实验。
简单实验
（Simple experiment）
高分子液体的奇异流变现象
其力学响应十分复杂，而且这些响应还与 体系内外诸多因素相关，主要的因素包括高分 子材料的结构、形态、组分；环境温度、压力 及外部作用力的性质(剪切力或拉伸力)、大小 及作用速率等。下面简单介绍几种著名的高分 子特征流变现象。
高粘度与“剪切变稀”行为
1、现象：例：牛顿液体（N）：水、甘
图6无管虹吸效应
2、原因：与高分子液体的弹性行为有关，这种
液体的弹性性质使之容易产生拉伸流动，而且 拉伸液体的自由表面相当稳定。实验表明，高 分子浓溶液和熔体都具有这种性质，因而能够 产生稳定的连续拉伸形变，具有良好的纺丝和 成膜能力。
孔压误差和弯流压差
1、现象：测量流体内压力时，若压力
传感器端面安装得低于流道壁面，形成 凹槽，则测得的高分子液体的内压力将 低于压力传感器端面与流道壁面相平时 测得的压力，如图7中有Ph<P，这种压力 测量误差称孔压误差。
第一部分 流变学基础
第一章 流变学的基本概念
第一节高分子液体的奇异流变现象 第二节 基本概念 1 应变 2 应力 3 粘度与牛顿定律
第一章 流变学的基本概念
第一节 高分子液体的奇异流变现象
引入：高分子液体(熔体和溶液)在外力或 外力矩作用下，表现出既非胡克弹性体，又非 牛顿粘流体的奇异流变性质。它们既能流动， 又有形变，既表现出反常的粘性行为，又表现 出有趣的弹性行为。
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2012.3mPas@180℃
26
Flow Curve -- Starch
Pasting
temperature
27
Flow Curve -- Starch
28
Yield Stress – Slurry with Vane Spindle
For
particle filled or soft-solid samples Constant Shear rate: lower than 1 /s No destroy of sample
14
粘温曲线-ARRHENIUS 分析
100
mPas
10 10 15 20 Temperature
crude oil
25 T
30
35
° C
40
Arrhenius Analysis low T
Arrhenius Analysis high T
15
粘弹性行为 (PIB)
Die swell when flowing out of a capillary
dh const.
6
为什么测定粘度
对粘度数据的正确的解释可以：
降低不合格率 使生产和配方工艺研究的费用最低 确保稳定的产品质量
7
典型剪切率范围:
Process sedimentation surface levelling
Shear Rate (1/s) < 0.000001 to 0,0001 0,001 to 0,1
(high-speed) coating, blade coating
100 000 to 1 mio.
8
流体类型
Newtonian牛顿流体:
honey蜂蜜,
Mineral oil矿物油, water水, silicone硅油, glycerin甘油
Non-Newtonian:非牛顿流体
viscous
viscoelastic
elastic
fluid Newton's law
38
viscoelastic fluid
viscoelastic solid
solid Hooke's law
Measuring range
Liquid (ideal-) viscous flow behavior Newton’s law Flow/viscosity curve Viscoelastic flow behavior Maxwell’s law
Delta=72.071%@60s
33
Temperature Ramp – Crude Oil
Evaluation Window Derivatives
1
10 Pa·s
0
0.1
Crude Oil
0.05 0
CC 27; [d=0 mm] Y Viscosity Y X
10 -0.05 -0.1
16
Weissenberg effect during a stirring process
流变测试方法—旋转测试17Step of Flow Testing
1 new test
2 method edit 3 start 4 graph
5 data display
6 regression result
29
Yield Stress -- Slurry
Yield stress:
331.4Pa
30
Thixotropy – paint: method
31
Thixotropy – paint:regression
32
Thixotropy – paint: regression graph
Delta=63.803%@10s
Pseudoplastic假塑性:hand lotion润手乳液, ink油墨, shampoo香波 Dilatant膨胀性: cornstarch玉米淀粉, ceramic slurry陶瓷泥浆, cement水泥 Plastic塑性: ketchup番茄酱, mayonnaise蛋黄酱 Thixotropic触变性: latex paint乳胶涂料
Solid Viscoelastic deformation behavior Kelvin/ voigt’s law (ideal-)elastic deformation behavior Hooke’s law
Creep test, relaxation test, oscillatory tests
6 data display
7 regression result
41
Creep
42
Creep Test
shear stress step with 0 const.
creep in time interval t0 to t2 creep recovery in time interval t2 to t4 elastic reformation e remaining deformation (viscous portion)
39
Prepare before test
Trimming tools
Always use the suitable tools: Scraper/ Syringe
Zerogap at measuring temperature Set waiting time after loading sample
18
Flow Curve—method
Measuring system Click for method edit
19
Flow Curve--graph
Click for axis changing
20
Flow Curve—data display
Click for
parameters changing
3
粘度
什么是粘度? 为什么要测粘度? 哪些客户需要测定粘度?
4
粘度定义
动力粘度:
τ η γ
Pa 1/s Pas
1 Pas = 1000 mPas 1 MPas = 1000 kPas = 1 Mio. Pas
(1643 – 1727)
previously used unit: 1 cP = 1 mPas
Copy for
paste to Excel…
21
Flow Curve -- regression
2 Start regression
1 Select fluid type
3 Fluid equation
22
Flow Curve – regression graph
23
Flow Curve – Polymer melt
-1
10
Crude Oil [POUR-PT,HIGH] T = 30.25 癈 ; eta = 0.5377 Pa穝 Viscosity
Crude Oil [CLOUD-PT]
-2
10
T = 36.22 °C; eta = 0.01199 Pa·s Viscosity
-3
10
20
25
30 35 40 Temperature T
45
50
55 °C 60
Anton Paar GmbH
35
流变测试方法—
蠕变,松弛,振荡测试
36
Viscoelastic Behavior Measurement
Creep test
Relaxation test
Oscillatory test…
37
Definitions
Rheology describes the deformation and flow behavior
5
Two-Plate-Model
F Shear stress A
Shear rate
v (D ) h
N m2 Pa
m 1 1 s m s s
dv const. const.
sagging
dip coating pipe flow, pumping, filling into containers coating, painting, brushing spraying
0,01 to 1
1 to 100 1 to 10 000 100 to 10 000 1 000 to 10 000
1 1 2
2
11
剪切增稠流动行为
flow curve
viscosity curve
- shear-thickening - dilatant
12
屈服力
yield point as limiting value of the shear stress
linear scales
13
logarithmic scales
9
理想粘性流动行为
Synonym: Newtonian flow behavior
flow curves
viscosity curves
10
剪切变稀流动行为
1
2
γ1
γ2
flow curve
viscosity curve
- shear-thinning - pseudoplastic
10
-3
10
20
25
30 35 40 Temperature T
26
Flow Curve -- Starch
Pasting
temperature
27
Flow Curve -- Starch
28
Yield Stress – Slurry with Vane Spindle
For
particle filled or soft-solid samples Constant Shear rate: lower than 1 /s No destroy of sample
14
粘温曲线-ARRHENIUS 分析
100
mPas
10 10 15 20 Temperature
crude oil
25 T
30
35
° C
40
Arrhenius Analysis low T
Arrhenius Analysis high T
15
粘弹性行为 (PIB)
Die swell when flowing out of a capillary
dh const.
6
为什么测定粘度
对粘度数据的正确的解释可以：
降低不合格率 使生产和配方工艺研究的费用最低 确保稳定的产品质量
7
典型剪切率范围:
Process sedimentation surface levelling
Shear Rate (1/s) < 0.000001 to 0,0001 0,001 to 0,1
(high-speed) coating, blade coating
100 000 to 1 mio.
8
流体类型
Newtonian牛顿流体:
honey蜂蜜,
Mineral oil矿物油, water水, silicone硅油, glycerin甘油
Non-Newtonian:非牛顿流体
viscous
viscoelastic
elastic
fluid Newton's law
38
viscoelastic fluid
viscoelastic solid
solid Hooke's law
Measuring range
Liquid (ideal-) viscous flow behavior Newton’s law Flow/viscosity curve Viscoelastic flow behavior Maxwell’s law
Delta=72.071%@60s
33
Temperature Ramp – Crude Oil
Evaluation Window Derivatives
1
10 Pa·s
0
0.1
Crude Oil
0.05 0
CC 27; [d=0 mm] Y Viscosity Y X
10 -0.05 -0.1
16
Weissenberg effect during a stirring process
流变测试方法—旋转测试17Step of Flow Testing
1 new test
2 method edit 3 start 4 graph
5 data display
6 regression result
29
Yield Stress -- Slurry
Yield stress:
331.4Pa
30
Thixotropy – paint: method
31
Thixotropy – paint:regression
32
Thixotropy – paint: regression graph
Delta=63.803%@10s
Pseudoplastic假塑性:hand lotion润手乳液, ink油墨, shampoo香波 Dilatant膨胀性: cornstarch玉米淀粉, ceramic slurry陶瓷泥浆, cement水泥 Plastic塑性: ketchup番茄酱, mayonnaise蛋黄酱 Thixotropic触变性: latex paint乳胶涂料
Solid Viscoelastic deformation behavior Kelvin/ voigt’s law (ideal-)elastic deformation behavior Hooke’s law
Creep test, relaxation test, oscillatory tests
6 data display
7 regression result
41
Creep
42
Creep Test
shear stress step with 0 const.
creep in time interval t0 to t2 creep recovery in time interval t2 to t4 elastic reformation e remaining deformation (viscous portion)
39
Prepare before test
Trimming tools
Always use the suitable tools: Scraper/ Syringe
Zerogap at measuring temperature Set waiting time after loading sample
18
Flow Curve—method
Measuring system Click for method edit
19
Flow Curve--graph
Click for axis changing
20
Flow Curve—data display
Click for
parameters changing
3
粘度
什么是粘度? 为什么要测粘度? 哪些客户需要测定粘度?
4
粘度定义
动力粘度:
τ η γ
Pa 1/s Pas
1 Pas = 1000 mPas 1 MPas = 1000 kPas = 1 Mio. Pas
(1643 – 1727)
previously used unit: 1 cP = 1 mPas
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21
Flow Curve -- regression
2 Start regression
1 Select fluid type
3 Fluid equation
22
Flow Curve – regression graph
23
Flow Curve – Polymer melt
-1
10
Crude Oil [POUR-PT,HIGH] T = 30.25 癈 ; eta = 0.5377 Pa穝 Viscosity
Crude Oil [CLOUD-PT]
-2
10
T = 36.22 °C; eta = 0.01199 Pa·s Viscosity
-3
10
20
25
30 35 40 Temperature T
45
50
55 °C 60
Anton Paar GmbH
35
流变测试方法—
蠕变,松弛,振荡测试
36
Viscoelastic Behavior Measurement
Creep test
Relaxation test
Oscillatory test…
37
Definitions
Rheology describes the deformation and flow behavior
5
Two-Plate-Model
F Shear stress A
Shear rate
v (D ) h
N m2 Pa
m 1 1 s m s s
dv const. const.
sagging
dip coating pipe flow, pumping, filling into containers coating, painting, brushing spraying
0,01 to 1
1 to 100 1 to 10 000 100 to 10 000 1 000 to 10 000
1 1 2
2
11
剪切增稠流动行为
flow curve
viscosity curve
- shear-thickening - dilatant
12
屈服力
yield point as limiting value of the shear stress
linear scales
13
logarithmic scales
9
理想粘性流动行为
Synonym: Newtonian flow behavior
flow curves
viscosity curves
10
剪切变稀流动行为
1
2
γ1
γ2
flow curve
viscosity curve
- shear-thinning - pseudoplastic
10
-3
10
20
25
30 35 40 Temperature T