流变仪基本应用和原理91页PPT
流变仪原理
流变仪原理
流变仪是一种测试物质流变性质的实验仪器，其原理基于牛顿力学和弹性学理论。
流变性质是指物质在外力的作用下发生形变的特性，包括粘度、弹性、塑性等。
通过流变仪的测试，可以得到物质在不同条件下的流变性质参数，为材料加工、生产和应用提供重要的参考依据。
流变仪原理基于牛顿力学中的牛顿定律和流体力学中的剪切应
力原理。
在流变仪中，物质被置于两个转动的圆盘之间，其中一个圆盘是固定的，另一个圆盘是可旋转的。
当物质处于两个圆盘之间时，固定圆盘施加剪切力，使物质发生变形。
此时可旋转的圆盘随着物质的变形而旋转，通过测量可旋转圆盘旋转的角速度和施力的大小，可以计算出物质的剪切应力和剪切速率。
物质的流变性质是受温度、压力、时间、化学成分等多种因素的影响，因此流变仪测试时需要控制这些因素，以保证测试数据的准确性。
通常在测试过程中，物质被加热至所需温度后，施加一定的压力，然后逐渐增加剪切应力，记录下物质的剪切速率随着剪切应力的变化情况，从而得到物质的流变曲线。
流变曲线反映了物质的流变性质，可以用于分析材料的加工性能、性质变化规律等。
总之，流变仪原理是基于牛顿力学和流体力学理论，通过施加剪切力和测量剪切速率，得到物质的流变性质参数，为材料加工、生产和应用提供重要的参考依据。
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毛细管流变仪的主体结构工作原理及相关校正PPT课件
零口模. (L/D ~ 0)
10
20 L/D ratio
P P长口模 - P零口模
剪切 & 拉伸粘度
长口模的压力降包括剪切和拉伸的作用
减去
=
剪切 粘度
剪切 & 拉伸
-
拉伸
= 剪切粘度
双料桶设计
双料桶设计的优点：
1. 单桶实验，不做校正.
简单的剪切粘度测试，不做入口校正
2. 双桶实验，Bagley校正
1,0E-02
1,0E+00
1,0E+02
1,0E+04
Shear Rate / Extensional Rate (1/s)
1,0E+06
毛细管流变应用二：熔体破裂
HDPE剪切应力和剪切速率关系
1000000
Shear Stress (Pa) Pressure (Mpa)
100000
10000 1
ISBN: 0-444-87469-0 所以，需要对剪切速率进行校正
Viscosity ShearStress Shear Rate
技术支持 – 丰富的多媒体学习资料
毛细管流变仪原理
料桶
PL L
Pl
完全发展区
Pw
入口区
0
0
Z
L
v
测量的压力降
=
P
入口压力降
+
完全发展区压
L
2R
力降
+
出口压力降
small ram extruder
这种方法避免了外推法 可选但对比数据是必须保持一致！
两种材料，不做校正.
Standard Extension Melt
毛细管流变仪原理及应用
毛细管流变仪原理及应用毛细管流变仪（capillary rheometer）是一种用于研究物质流变性质的仪器。
它的原理基于毛细管流动和约束流动，测量物质在不同条件下的流变行为，并分析其粘度、流变指数、流变应力等参数。
毛细管流变仪广泛应用于塑料、橡胶、涂料、胶粘剂、食品和医药等领域。
毛细管流变仪的原理主要包括两个方面：一是毛细管内液体的流动，二是被测物质的流变性质。
毛细管内液体的流动原理是基于胡克定律。
当物质通过毛细管时，由于毛细管壁的内摩擦力和物质流动所产生的剪切力相互作用，物质内部会产生剪切变形。
根据胡克定律，剪切应力与剪切变形之间存在线性关系。
毛细管流变仪通过测量施加在物质上的剪切应力和物质的剪切变形，得到物质的粘度。
被测物质的流变性质主要通过物质在不同温度、剪切速率和剪切应力下的表现来研究。
毛细管流变仪通过控制温度、施加剪切速率和剪切应力，判断物质的流变行为。
例如，物质的流变指数可以判断物质是属于牛顿流体还是非牛顿流体。
牛顿流体的流变指数为1，即剪切应力和剪切速率成正比；非牛顿流体的流变指数小于1或大于1，并且剪切应力和剪切速率之间的关系不是线性的。
毛细管流变仪的应用领域非常广泛。
在塑料和橡胶工业中，毛细管流变仪可以帮助生产商确定塑料和橡胶的加工条件，控制产品质量。
例如，通过测量塑料熔融指数，可以了解塑料的熔融流动性，并控制熔融过程的温度和剪切速率。
在涂料和胶粘剂工业中，毛细管流变仪可以评估涂层和粘合剂的流动性和涂布性能，帮助调整配方和生产工艺，提高产品质量。
在食品和医药领域，毛细管流变仪可以研究食品和药品的流变性质，了解其流动行为和质量特性，指导食品加工和药物制剂的设计。
总之，毛细管流变仪作为一种重要的流变性质测试仪器，具有广泛的应用价值。
通过测量物质的流变行为，可以了解物质的物理特性、加工性能和产品质量，为不同领域的生产和研发提供重要的参考依据。
流变仪的基本原理及应用63页PPT
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
旋转流变仪的使用及原理
旋转流变仪的使用及原理旋转流变仪是一种用于测量物质流变性质的仪器，主要应用于化学、食品、医药等领域中的材料研究和生产过程控制。
其原理基于牛顿流体力学和弹性力学理论。
一、原理旋转流变仪的测量原理基于牛顿流体力学和弹性力学理论。
当物质受到外界剪切力作用时，分子之间发生相互作用，导致分子内部发生位移和相对运动，从而产生内部应力。
这种内部应力随着剪切速率和剪切应变而变化，称为物质的流变性质。
旋转流变仪通过将样品置于一个圆柱形容器中，并在样品上施加一个圆锥形转子进行剪切，测量样品在不同剪切速率下的剪切应力与剪切速率之间的关系。
根据牛顿流体力学理论，当物质呈现线性粘性特征时（即在小范围内呈现恒定的粘度），其剪切应力与剪切速率成正比关系；当物质呈现非线性粘性特征时（即在大范围内呈现变化的粘度），其剪切应力与剪切速率并不成比例关系。
二、使用1. 样品制备：将待测样品放入旋转流变仪的圆柱形容器中，注意不要过量或过少。
2. 选择转子：根据样品性质和测量范围选择合适的转子。
3. 设置参数：设置旋转流变仪的参数，包括温度、速率、时间等。
4. 测量：启动旋转流变仪，进行测量。
在测量过程中，可以根据需要调整参数和采集数据。
5. 分析数据：将采集到的数据进行处理和分析，得出样品的流变性质曲线图和相关参数，如粘度、弹性模量、黏弹性等指标。
6. 清洗设备：清洗旋转流变仪及其配件，保证下次使用时设备干净卫生。
三、优点1. 高精度测量：旋转流变仪具有高灵敏度、高分辨率和高重复性等优点，可以对物质的微小变化进行准确测量和分析。
2. 多功能应用：旋转流变仪可用于多种材料的研究和生产过程控制，如高分子材料、食品、化妆品、医药等领域。
3. 可靠性高：旋转流变仪具有可靠性高、操作简便等优点，可以满足不同领域的研究和生产需求。
四、缺点1. 设备成本高：旋转流变仪的成本较高，需要一定的投资才能购买和维护设备。
2. 对样品要求高：旋转流变仪对样品的要求较高，需要样品具有一定的稳定性和均匀性，否则会影响测量结果。
流变仪原理
流变仪原理
流变仪是一种用来测量材料的流变性质的仪器。
其原理基于牛顿流体力学和弹性变形力学的基本原理，并利用材料在外力作用下的变形与应力的关系来描述材料的流动特性。
流变仪的基本构造包括旋转驱动系统和变形检测系统。
旋转驱动系统通过旋转固体静态的环状试样来施加剪切力，而变形检测系统则通过传感器来测量试样的变形和应力。
在流变仪实验中，通常使用圆盘式或平板式试样。
试样被装入流变仪的试样夹具中，并施加被称为剪切应力的外力。
试样在旋转驱动系统的驱动下开始变形，此时流变仪的变形检测系统会监测试样的变形并记录下来。
利用测得的变形数据，可以计算出材料的应力、应变和黏度等流变物性参数。
这些参数可以帮助我们了解材料的流动性能，包括流动的趋势、变形的程度以及流体的黏度等。
总的来说，流变仪的原理是通过施加剪切力并测量材料的变形和应力，从而得出材料的流变性质参数。
通过对流体材料的流变性质研究，我们可以更好地了解材料的流动行为，并为相关工程和科学研究提供基础数据。
毛细管流变仪原理介绍-全
Shear Rate
Shear Rate
剪切变稀
Shear Rate
剪切增稠
Viscosity
Viscosity
Viscosity
Shear Rate e.g. 硅油, 悬浮液
Shear Rate e.g. 聚合物熔体
Shear Rate e.g. PVC糊等
流动曲线 Viscosity Flow Curves
弹性液体则不然，弹性液体流动时，除有剪切应力外，作用在三个正 交面元上的法向应力也不相等，使液体既发生粘性形变（表现为有粘度， 消耗能量），又发生弹性形变（表现为有法向应力差，贮存能量）。
Extrusion rate : v=21mm/s v=85mm/s v=5mm/s v=53mm/s Capillary Rheometer Rotational Rheometer
1.E-02
1.E-01
1.E+00 1.E+01 g, e [1/s]
1.E+02
1.E+03
1.E+04
弹性
由于聚合物流体流动时，伴随有高弹形变的产生和 贮存，故外力除去后会发生回缩等现象,例如:塑料 、橡胶挤出后和纤维纺丝后会发生断面尺寸增大而 长度缩短的离模膨胀现象，或称弹性记忆效应；搅 动时流体会沿杆上升，这种爬杆现象称韦森堡效应 或法向应力效应。此外，聚合物加工时，半成品或 成品表面不光滑，出现“橘子皮”和“鲨鱼皮”， 出现波浪、竹节、直径有规律的脉动、螺旋形畸变 甚至支离破碎等影响制品质量的熔体破裂和不稳定 流动等现象，这些现象主要与熔体弹性有关。
领域
• 聚合物 – 我们需要理解熔体流动性能，从 而设计模具等
• 食品 – 良好的外观、质地和加工特性 • 涂料 – 储存寿命和表面流平性能 • 墨水 – 打印清晰度和准确计量 • 医药– 正确的配方定量，沉降性能等 • 还有：泥浆、钻井液、沥青、橡胶等
流变仪的工作方法介绍 流变仪工作原理
流变仪的工作方法介绍流变仪工作原理流变仪即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。
分为旋转流变仪、毛细管流变仪、转矩流变仪和界面流变仪。
旋转流变仪是现代流变仪中的紧要构成部分，它们依靠旋转运动来产生简单剪切流动，可以用来快速确定材料的粘性、弹性等各方面的流变性能。
旋转流变仪一般是通过一对夹具的相对运动来产生流动。
引入流动的方法有两种：一种是驱动一个夹具，测量产生的力矩，这种方法较早是由Couette在1888年提出的，也称为应变掌控型，即掌控施加的应变，测量产生的应力；另一种是施加确定的力矩，测量产生的旋转速度，它是由Searle于1912年提出的，也称为应力掌控型，即掌控施加的应力，测量产生的应变。
对于应变掌控型流变仪，一般有两种施加应变及测量相应的应力的方法：一种是驱动一个夹具，并在同一夹具上测量应力，应用这种方法的流变仪有Haake，Conraves，Ferranti—Shirley和Brookfield流变仪；而另一种是驱动一个夹具，在另一个夹具上测量应力，应用这种方法的流变仪包括Weissenberg和Rheometrics流变仪。
对于应力掌控型流变仪，一般是将力矩施加于一个夹具，并测量同一夹具的旋转速度。
在Searle最初的设计中，施加力矩是通过重物和滑轮来实现的。
现代的设备多接受电子拖曳马达来产生力矩。
用途：1、对材料结构的表征，包括：对聚合物分子量和分子量分布的定性和定量分析，以及对聚合物的支化性能、填充性能、拉伸性能和玻璃化变化温度等的分析。
2、模拟聚合物的加工条件，评定聚合物的加工性能。
通过对加工过程的分析，以正确选择加工工艺条件并引导配方设计。
3、对原材料、半成品和成品的性能做出评价。
关于流变仪的用途介绍流变仪，即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。
分为旋转流变仪、毛细管流变仪、转矩流变仪和界面流变仪。
流变仪
5、点击开始实验快捷键，将原料加入密炼机中， 并将压杆放下用将压杆锁紧 6、实验时仔细观察转矩和熔体温度随时间的变化 7、达到实验时间，密炼机会自动停止，或点击结 束实验 8、贮存全部实验数据 9、数据处理 10、曲线分析
二、实验数据处理 1、把系统40程序几贮存实验数据的两磁盘分别插 入一号、二号磁盘驱动器，用T指令阅读存入的实 验数据 2、用R指令，输入欲得实验数据的起、止时间和 显示数据的间隔时间，得到实验数值表，用P指 令打印出来 3、用A指令，输入欲得实验图形起、止时间和图 形X/Y/Z轴表征的实验参数，得出实验图，用P指 令打印出来
实际上是一种组合式转矩测 量仪。除主机外，带有一种 小型密炼器和小型螺杆挤出 机及各种口模。转矩流变仪 可以用来研究热塑性材料的 热稳定性、剪切稳定性、流 动和固化行为。
转矩流变仪
转矩流变仪的基本结构可分为三部分： 微机控制系统：用于实验参数的设置及实验结果的显示； 机电驱动系统：用于控制实验温度转子速度、压力， 并可记录温度、 压力和转矩随时间的变化； 可更换的实验部件：一般根据需要配备密闭式混合器或螺杆挤出器。
U-PVC流变曲线及加工设备中的物料状态
a-b 段：当克服静摩擦力之后，粒子之间产生滑 移，从而进入动摩擦过程，粉料混合物中空气 被逐步挤出，并受到加热，转矩下降至b点；
o-a 段： 由于摩擦 力作用， 转矩上升
b 点：物料呈压实状态
b-c段：PVC粉体粒子外包膜被融化、撕破，包膜内 的微细粒子挣脱出来而独立存在，随着微细粒子的 增多，转矩上升
旋转流变仪:在稳定或变速情况下测量扭矩，用夹具因子将物理 量转化为流变学的参数 毛细管流变仪：计算机测控智能化恒压式毛细管流变仪，通过 计算机测定各种压力作用下的各种规格毛细管在不同的升温速 率下、不同温度时的挤出速度。
流变仪的使用及原理
流变仪的使用及原理
流变仪是一种用于研究物质流变性质的仪器，它可以测量物质在外力作用下的变形和流动特性，常用于液体、半固体和高分子材料等领域。
下面将从使用和原理两个方面来回答这个问题。
一、使用
1. 样品制备：首先需要准备好样品，根据不同的测试目的，可以选择不同的样品制备方法。
例如，对于液体样品，可以直接使用；对于固体样品，需要将其溶解或者研磨成粉末等形式。
2. 测试前准备：将样品注入流变仪的测试腔室中，并按照仪器说明书调整测试参数，如温度、转速、应变率等。
3. 进行测试：启动流变仪，进行测试。
测试过程中，仪器会对样品施加外力，如剪切力、挤压力等，并测量样品的应变和应力等参数。
4. 数据分析：测试完成后，需要对测试数据进行处理和分析，如绘制应力-应变曲线、计算材料的流变指标等。
二、原理
流变仪的原理基于牛顿第二定律和流体力学原理。
在测试过程中，通过施加不同的外力，如剪切力、挤压力等，使样品发生变形和流动，同时测量样品的应变和应力等参数。
根据牛顿第二定律，应力与应变成正比，即：
σ= Gγ
其中，σ表示应力，G表示材料的剪切模量，γ表示应变。
根据流体力学原理，材料的流动特性可以通过流变学参数来描述，如黏度、流变指数等。
流变指数是描述材料流动特性的一个重要参数，它可以用来区分不同类型的材料，如牛顿流体、非牛顿流体等。
总之，流变仪是一种重要的测试仪器，可以用于研究各种材料的流变性质，对于材料的研究和工程应用具有重要的意义。