聚合物材料中的流变性能测试分析
流变仪法测定塑料的流变性能实验指导
实验二流变仪法测定塑料熔体的流变性能一、实验目的1.了解转矩流变仪的结构与测定聚合物流变性能的原理。
2.熟悉并掌握在转矩流变仪上测定剪切应力、剪切速率、粘度的方法。
二、实验原理毛细管流变仪是研究聚合物流变性能最常用的仪器之一，具有较宽广的剪切速率范围。
毛细管流变仪还具有多种功能，既可以测定聚合物熔体的剪切应力和剪切速率的关系，又可根据毛细管挤出物的直径和外观及在恒应力下通过改变毛细管的长径比来研究聚合物熔体的弹性和不稳定流动现象。
这些研究为选择聚合物及进行配方设计，预测聚合物加工行为，确定聚合物加工的最佳工艺条件（温度、压力和时间等），设计成型加工设备和模具提供基本数据。
聚合物的流变行为一般属于非牛顿流体，即聚合物熔体的剪切应力与剪切速率之间呈非线性关系。
用毛细管流变仪测试聚合物流变性能的基本原理是：在一个无限长的圆形毛细管中，聚合物熔体在管中的流动是一种不可压缩的粘性流体的稳定层流流动，毛细管两端分压力差为ΔP，由于流体具有粘性，它必然受到自管体与流动方向相反的作用力，根据粘滞阻力与推动力相平衡等流体力学原理进行推导，可得到毛细管管壁处的剪切应力τ和剪切速率γ&与压力、熔体流率的关系。
τ=RΔP/2L γ=4Q/πR3ηa =πR4ΔP/8QL式中R－毛细管半径，cm；L－毛细管长度，cm；ΔP－毛细管两端的压差，Pa；Q－熔体流率，cm3/s；ηa－熔体表观粘度，Pa·s。
在温度和毛细管长径比L/D一定的条件下，测定不同压力ΔP下聚合物熔体通过毛细管的流动速率Q，可计算出相应的τ和γ&，将对应的τ和γ在双对数坐标上绘制τ－γ流动曲线图，即可求得非牛顿指数n和熔体表观粘度ηa。
改变温度和毛细管长径比，可得到代表粘度对温度依赖性的粘流活化能Eη以及离模膨胀比B等表征流变特性的物理参数。
大多数聚合物熔体是属非牛顿流体，在管中流动时具有弹性效应、壁面滑移等特性，且毛细管的长度也是有限的，因此按以上推导测得的结果与毛细管的真实剪切应力和剪切速率有一定的偏差，必要时应进行非牛顿改正和入口改正。
流变性能实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在研究不同条件下聚合物材料的流变性能，包括剪切粘度、剪切速率、离模膨胀效应等，以期为聚合物材料的加工和应用提供理论依据。
二、实验原理流变学是研究物质在外力作用下流动和变形的学科。
聚合物材料在加工过程中，如注塑、挤出等，会受到剪切应力、剪切速率和温度等外界因素的影响，从而表现出不同的流变性能。
本实验通过改变实验条件，研究聚合物材料的流变性能，并分析其影响因素。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）等聚合物材料。
2. 实验仪器：流变仪、温度控制器、剪切速率控制器、电子天平、烘箱等。
四、实验方法1. 样品制备：将聚合物材料分别加热至熔融状态，然后倒入模具中，制成一定厚度的样品。
2. 实验步骤：（1）将样品放入流变仪的样品盒中，设置实验温度和剪切速率。
（2）启动流变仪，记录剪切应力、剪切速率、温度等数据。
（3）分析数据，研究聚合物材料的流变性能。
五、实验结果与分析1. 剪切粘度与剪切速率的关系实验结果表明，不同聚合物材料的剪切粘度随剪切速率的变化规律不同。
对于PE、PP等聚合物材料，剪切粘度随剪切速率的增加而降低，表现出剪切变稀现象；而对于PVC等聚合物材料，剪切粘度随剪切速率的增加而增加，表现出剪切变稠现象。
2. 离模膨胀效应实验结果表明，聚合物材料的离模膨胀效应与其分子结构和加工条件密切相关。
在相同条件下，PE、PP等聚合物材料的离模膨胀效应较小，而PVC等聚合物材料的离模膨胀效应较大。
3. 温度对流变性能的影响实验结果表明，温度对聚合物材料的流变性能有显著影响。
随着温度的升高，聚合物材料的剪切粘度降低，离模膨胀效应增大。
六、结论1. 不同聚合物材料的流变性能与其分子结构和加工条件密切相关。
2. 剪切速率、温度等因素对聚合物材料的流变性能有显著影响。
3. 了解聚合物材料的流变性能有助于优化加工工艺，提高产品质量。
七、实验注意事项1. 实验过程中应注意安全操作，避免发生意外事故。
流变性能测试资料
in phase with strain
in phase with strain rate
t
0
0
cos 0
sint
0
sin
0
cost
G' (elastic）
G（" viscous）
动态模量
G’ 为弹性模量，又称为储能模量，代表材 料的弹性； G” 为黏性模量，又称为损耗模量，代表材 料的黏性。 损耗模量对储能模量的比值称为损耗因子 或损耗角正切，即
对材料施加一个正弦形变刺激
(t) 0 sint
其中式中 0 为振幅， 为频率
如果该振幅位于材料的线性黏弹区内，那 么响应的应力也是正弦的，可以写为
t 0 sint
小振幅振荡剪切的数学处理
t 0 sint
0 sintcos 0 costsin
0 cos sint 0sin cost
振荡（动态）测试
时间扫描
测试过程中固定温度、频率和线性黏弹区的应 变或应力的振幅，记录动态模量随时间的变化。 时间扫描主要用于交联（固化）、降解等过程 的表征，。
Time
Strain
蠕变与回复
蠕变与回复就是先对样品施加一段时间的 一阶跃应力然后撤去，记录应变（或柔量） 对时间的变化。
time
stress
平行板夹具的主要缺点是夹具间流场不均 匀的，即剪切速率沿着径向方向线性变化。
旋转流变测试模式
旋转（流动）测试
稳态速率扫描—流动曲线获取
阶梯式地施加不同的剪切速率，记录达到稳态 时的剪切应力和黏度。
time
shear rate
旋转（流动）测试
速率斜坡（瞬态测试）—触变性测试
聚合物流变学流变性能测定
1 n
3 n 1 n
p L
1 n
当n=1,K=
,即返回上面计算得到的牛顿流体的体积流速。
p.R 这样，幂律流体在管壁上的切变速度有：r w 2 kL
1、基本构造 核心部分是一套毛细管，具有不 同的长径比（通常L/D=10/1，20/1， 30/1，40/1等），料筒周围是恒温加 热套,内有电热丝。料筒内物料的上部 为液压驱动的活塞，物料经加热变为 熔体后，在柱塞压作用下，强迫从毛 细管挤出，由此测量物料的粘弹性。 根据测量原理的不同，毛细管流变 仪分为恒速型和恒压型两类，恒速型 仪器预置柱塞下压速度为恒定，待测 定的量为毛细管两端压差，恒压型仪 器预置柱塞前进压力为恒定，待测量 为物料的挤出速度即流量。
4.1引言
4.1.1 流变测量的目的： （1）物料的流变学表征。 为材料设计、配方设计、工艺设计提供基础数据。 （2）工程的流变学研究和设计。 借助流变测量研究聚合反应工程、高分子加工工程及 加工设备与模具设计制造中的流场及温度场分布，确定工 艺参数，研究极限流动条件及其与工艺过程关系，为完成 设备与模具CAD设计提供可靠的定量依据。 （3）检验和指导流变本构方程理论的发展。 通过流变测量，获得材料真实的粘弹性变化规律及与 材料结构参数间的内在联系，检验本构方程的优劣。
对于粘弹性流体，进入毛细管时，存在一个很大 的入口压力损失，相对而言，出口压力降比入口 压力降小得多，所以暂不考虑出口压力降的影响。
p pent pmao pexit
入口校正原理: 由于实际切应力的减小与毛细管有效长度的 延长是等价的，所以可将假想的一段管长eR加到 实际的毛细管长度L上，用L+eR作为毛细管的总 长度,其中e为入口修正系数，R为毛细管的半径。 p 用 L e.R 作为均匀的压力梯度，来补偿入口管压 力的较大下降。这样，校正后管壁的切应力：
材料流变性能的分析与优化
材料流变性能的分析与优化引言：材料流变性能是指材料在外力作用下的变形过程中的各种力学性能表现，是材料设计和加工过程中不可忽视的重要因素。
优化材料流变性能对于改善材料的使用效率、延长材料寿命以及提高产品质量都具有重要意义。
本文将探讨材料流变性能的分析与优化。
一、材料流变性能的分析1.1 流变性能的概念与分类流变性能是材料在受力过程中所表现出的各种性质和行为，包括应力-应变关系、变形特性、流变硬化等。
根据材料的性质和行为的不同，流变性能可分为弹性性能、塑性性能和黏弹性性能等。
1.2 流变学的基本原理流变学研究的是材料在外力作用下的变形规律和材料固态与液态之间的转变过程。
通过建立合适的数学模型，揭示流变行为背后的力学机制和物理本质，可以实现材料流变性能的精确分析。
1.3 流变性能参数的测试与评估方法常见的流变性能参数包括粘度、应变硬化指数、弹性系数等。
这些参数可以通过实验室测试和数学模型计算等方式得到。
目前，常用的测试方法有剪切试验、拉伸试验、扭转试验等。
二、材料流变性能的优化2.1 材料配方的优化材料的配方是影响其流变性能的重要因素之一。
通过调节材料成分和添加适量的增强剂或改性剂，可以改善材料的流变性能。
例如，在聚合物材料中添加纳米填料可以增加其强度和刚性，提高材料的塑性性能。
2.2 加工工艺的优化材料的流变性能与加工工艺密切相关。
选择合适的加工方法和参数，如温度、压力和速度等，能够有效地控制材料的流变行为。
例如，在金属加工中，通过合理的热处理和变形加工过程，可以优化金属的塑性性能。
2.3 材料微观结构的优化材料的流变性能与其微观结构之间存在着密切的关系。
微观结构的调控可以通过改变材料的晶粒尺寸、晶粒形状、相间分布和晶界取向等方式实现。
通过精确地控制材料的微观结构，可以达到优化材料流变性能的目的。
结论：优化材料流变性能是提高材料综合性能的关键之一。
通过对材料流变性能的分析，我们可以深入了解材料的力学行为和性质，并通过合理的优化方法来提升材料的流变性能。
cmt流变实验报告
流变性能实验一、实验目的1.了解测定聚合物流变性能的原理；2.掌握测定流变性能的方法。
二、实验原理高分子材料所具有的优越性能，使其在许多领域都得到了广泛的应用。
绝大多数高分子材料的加工成型都要经过流动和变形过程。
由于高分子本身所具有的特点，其流变行为要比小分子复杂得多，不仅取决于温度，压力，海域剪切速率，摩尔质量，分子结构和各种添加剂的浓度有关，此外还表现弹性，法向力和明显的拉伸粘度。
流变仪（rheometer）用于测定聚合物熔体，聚合物溶液、悬浮液、乳液、涂料、油墨和食品等流变性质的仪器。
流变学测量是观察高分子材料内部结构的窗口，通过高分子材料，诸如塑料、橡胶、树脂中不同尺度分子链的响应，可以表征高分子材料的分子量和分子量分布，能快速、简便、有效地进行原材料、中间产品和最终产品的质量检测和质量控制。
聚合物流变行为的多样性和多元性、聚合物形态对温度和时间的依赖性，是两个表现特性。
聚合物分子结构构象的复杂性是这些特性表现的根本原因。
测定高分子材料流变行为的仪器称为流变仪。
有些仪器只能简单的测定粘度等参数，故又称粘度计。
高聚物流体粘度的测定常使用旋转式粘度仪进行。
其原理是通过测量仪没入液体中转子的旋转扭矩来得出粘度的数据。
转子通过降准弹簧由动力驱动系统来转动；弹簧的扰度通过指针和刻度盘来确定。
该仪器的最主要的部件就是校准弹簧，一段与中央轴相连，另一端与表盘相连，表盘通过传递方式有动力同驱动，反过来通过校准弹簧来驱动中扬轴。
指针域中央周洋连，产生旋转角度，对应一定的刻度。
对既定的粘度粘性阻力火抗流动的性质，它与转子的转速成一定比率，而且与转子的大小及形状有关，阻力会随着转子的尺寸或转速提高而提高。
对于给径大小的转子和速度，黏度会随着弹簧的挠度升高而升高。
同一转子在不同转速下主要用于测量和检测液体的流变性质。
三、实验步骤开机过程：1.确保主机和空气压缩机、循环冷却水连接无误；2.打开空气压缩机，等待输出压力上升到4~6 bar；3.打开循环水电源，待水温显示正常后打开制冷，不打开循环；4.打开计算机和流变仪，等待流变仪自检完成；5.选择并连接合适的加热炉后，打开冷却水循环开关；6.打开计算机客户端软件，首先点击初始化按钮；7.选择合适转子，在室温下调零；8.设定程序，进行实验。
疏水缔合聚合物APP4流变性能实验研究
［ 者 简 介］孙 全 力 （ ９６ ） 硕 士 ， 师 ， 究 方 向 ： 气 田 开 发 工 程 ，Ｅｍａｌｓｎ ｌ ｄ ｔｅｕ ｃ 。 作 １７一 ， 讲 研 油 — ｉ ｕ ｑ＠ｃ ｕ．ｄ ．ｎ ：
第 １期
４５ ０ ０ ４０ ０ ０ ３０ ５０ ３０ ００
孙全 力 等 ： 水缔合 聚 合物 ＡＰ ４流 变性 能实验 研 究 疏 Ｐ
第３卷 第 １ ９ 期
２１ ０ ２年 ２月
成都 理工大 学学 报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ＵＲ ＬＯ Ｈ Ｎ Ｄ ＩＥ ＳＴ ＦＴ Ｃ Ｏ Ｏ Ｙ（ｃ ｎｅ＆Ｔ ｃｎｌｇ ｄ ｉ ） Ｏ ＮＡ ＦＣ Ｅ Ｇ Ｕ ＵＮＶ Ｒ Ｉ ＹＯ Ｅ ＨＮ Ｌ Ｇ Ｓｉ ｃ ｅ ｅｈｏ ｙＥ ｉ ｎ ｏ ｔ ｏ
结构性能。
［ 键 词 ］疏 水缔 合 聚 合 物 ； 变 性 ； 变 回复 关 流 蠕
［ 类 号 ］ＴＥ ９ 分 ３ ［ 献 标 志 码 ］Ａ 文
疏水缔 合 聚合物是 在 高分子链 段上 引入 微量 的疏 水基 团 ， 水 溶 液 中疏 水 基 团相 互 缔 合容 易 在 形成 空 间网状 结构具 有较 高 的黏 度 ； 同时 ， 由于这 种缔 合作 用是 物 理交 联 具 有 可逆 性 ， 液 剪 切稀 溶
释及 剪切恢 复 性能强 ， 因此 ， 聚合物 在油 田具有 该 广泛 的运 用 。聚 合 物流 变 性 能 的研 究 ， 助 于 了 有
切 稀释性 、 力扫描 、 变一 应 蠕 回复 曲线研 究 ， 定缔 确 合 型 聚合物 ＡＰ ４的流变 性参 数 。 Ｐ
２ 实 验 结 果与 讨 论
２ １ 缔 合 型 聚 合 物 剪 切 流 变 性 能 ．
为 了既反 映高速剪 切速率 下流 体剪切 稀释性
丙烯酸(酯)类聚合物在化妆品中的流变性能研究
65上海理鸿化工科技有限公司，上海 201108…………………………………………………………崔 彬丙烯酸（酯）类聚合物在化妆品中的流变性能研究流变学是研究物质流动与形变的科学，是产品加工制备的基础科学，也是认识产品结构与性能的基础研究方法之一。
主要对一种化妆品中使用的丙烯酸 （酯）类 （烷基疏水改性）聚合物作基础性的流变学应用研究，从而明确原料在化妆品中使用时的流变性能；并通过聚合物在化妆品中的流变性能研究，发现一种有效表征化妆品体系屈服值的方法。
化妆品 丙烯酸 （酯）类聚合物 流变 屈服值Study on Rheological Properties of Acrylic Copolymer in Cosmetics CUI Bin(Shanghai Lihong Chemical Technology Co., Ltd., Shanghai 201108, China)Abstract ：Rheology is the science of material flow and deformation studying, the basic science of product producing and preparation, and one of the basic research methods to understand product structure and performance. The basic rheological application of acrylic polymers used in cosmetics was mainly studied in this paper to clarify the rheological properties of raw materials used in cosmetics. Also, a method to effectively characterize the yield value of cosmetic systems was found.Keywords ：cosmetic acrylic copolymer rheology yield value作者简介崔彬 （1984— ），男，硕士，工程师，研发总监，主要研究方向：化妆品配方技术研发及生产。
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聚合物材料中的流变性能测试分析
在聚合物材料的开发、制造和应用过程中，流变性能测试是一个重要的环节，
其能够有效地评估材料的变形行为、力学性能以及应用性能。
因此，了解聚合物材料中的流变性能及其测试分析方法，对于提高聚合物材料的应用性能、推动聚合物材料的研究和应用具有重要的意义。
一、聚合物材料的流变性能
聚合物材料是指一类具有高分子结构的材料，其分子量通常高于10万，这种
材料的性能是由其分子结构决定的。
在应用场合中，聚合物材料的性能会随着其形状、尺寸和应力状态的变化而发生变化。
因此，聚合物材料的流变性能对于其应用性能的评估和控制具有重要的作用。
聚合物材料的流变性能包括了黏弹性、塑性和蠕变等性质。
黏弹性是指聚合物
材料在受到一定应力时的变形能力，即材料随时间的变形量。
塑性是指聚合物材料在受到应力时，随着应力的增加发生的可塑性变形。
蠕变是指聚合物材料在受到恒定应力时，材料随时间的收缩变形。
二、聚合物材料的流变性能测试
聚合物材料的流变性能测试是利用流变仪对聚合物材料进行测试，主要包括剪
切模量、黏性、塑性和流量指数等参数的测试。
其测试过程是将样品装入流变仪的测量室中，然后通过引入规定的变形应力，来测定聚合物材料在规定的应力范围和频率下的流变性能。
流变仪是一种专门用于测量材料流变性质的仪器。
其主要原理是利用试样在测
量室中应变或位移的变化来计算材料在不同应力下的黏弹性、塑性、蠕变等性质。
流变仪可以通过调节控制板的参数，来控制样品的速度、应力、频率和温度等参数，从而实现对材料流变性质的测试和分析。
三、聚合物材料流变性能测试分析
1.剪切模量测试分析
剪切模量是衡量材料刚度和变形能力的重要参数。
聚合物材料的剪切模量随着应力的增加而增加，因此，其在应用过程中往往需要具有一定的刚度和力学性能。
流变仪可以通过调节控制板的参数，来测定样品在不同应力下的剪切模量。
2.黏性测试分析
黏性是衡量材料流体性质的重要参数。
聚合物材料的黏性随着应力的增加而减小，因此其应用过程中不易出现黏滞和流动离散等情况。
流变仪可以通过调节控制板的参数，来测定样品在不同应力下的黏性。
3.塑性测试分析
塑性是衡量聚合物材料可塑性的重要参数。
聚合物材料的塑性随着应力的增加而减小，因此其应用过程中往往需要具有一定的刚性和塑性。
流变仪可以通过调节控制板的参数，来测定样品在不同应力下的塑性。
4.流量指数测试分析
流量指数是衡量聚合物材料流动性能的重要参数。
聚合物材料的流量指数随着温度的升高和应力的降低而增加，因此其应用范围受到一定的限制。
流变仪可以通过调节控制板的参数，来测定样品在不同温度和应力下的流量指数。
五、结论
流变性能测试是聚合物材料研究和应用过程中不可缺少的环节，其能够有效地评估材料的变形行为、力学性能以及应用性能。
在聚合物材料流变性能测试中，剪切模量、黏性、塑性和流量指数等参数是重要的测试指标。
只有深入了解聚合物材料的流变性能及其测试方法，才能够更好地利用聚合物材料，提高聚合物材料的应用性能和推动聚合物材料的研究和应用。