流变性1
聚合物的流变学性质
§1.3
聚合物的流变学性质
2)聚合物中添加剂的影响
加入少量的添加剂，以提高其实用性能。
添加剂的种类： 着色剂 润滑剂 稀释剂 增塑剂 稳定剂 抗静电剂 填料
§1.3
聚合物的流变学性质
添加剂在聚合物中所占的比例不大——
聚合物大分子间的作用力会发生很大变化，熔 体的粘度也会随之改变。
例如，增塑剂的加入会使熔体粘度降低，从而 提高熔体的流动性。
假塑性流体种类：
①在10s-1＜ ＜ 104 s-1内，高聚物熔体； ②高聚物溶液及悬浮液。 ③混炼胶、塑炼胶；
③混炼胶、塑炼胶，剪切作用的增加使得分子链 断链，导致分子量下降，粘度降低。 假塑性流体流动曲线见图4-3。
（2）膨胀型流体
增大 ，粒子相互碰撞，
导致润滑不足，流动阻力
增加，粘度上升。 特性：随 增加ηa 增加，即“剪切增稠”。
§1.3
聚合物的流变学性质
牛顿流体： 是指当流体以切变方式流动时，其切应力与剪 切速率间存在线性关系。 牛顿流体的流变方程式为 — —切应力，Pa； — —比例常数（粘度），牛顿粘度，
反映了牛顿流体抵抗外力引起流动变形的能力，Pa s；
— —单位时间内流体产生的切应变（剪切速率） 1 ,s
§1.3
聚合物的流变学性质
注射成型中近似具有假塑性流体性质的高聚物: 聚乙烯(PE) 聚氯乙烯(PVC) 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 聚丙烯(PP) ABS 聚苯乙烯(PS) 聚酯 热塑性弹性体
§1.3
聚合物的流变学性质
假塑性液体的剪切速率与切应力及表观粘度的 关系: 图a——切应力τ与剪切速率的关系； 图b——表观粘度ηa与剪切速率的关系。 ——聚合物熔体粘度对剪切速率具有依赖性， 且剪切速率的 增大可导致熔体 粘度的降低。
第二章 第5节流变性及其调整
按照流体流动时剪切速率与剪切应力之间的关系，流体可以划分为不同的 类型，即所谓流型。除牛顿流型外，根据所测出的流变曲线形状的不同，又可 将非牛顿流体归纳为塑性流型、假塑性流型和膨胀流型。以上四种基本流型的
流变曲线如图所示。符合这四种流型的流体分别叫做牛顿流体、塑性流体、 假塑性流体和膨胀性流体。
性和水化膜）极不均匀引起的。片状的粘土颗粒有两种不同的表面，即带永久负电荷的板 面和既可能带正电荷也可能带负电荷的端面，这样粘土表面在溶液中就可能形成两种不同 的双电层。一般说来，粘土胶体颗粒的相互作用受三种力的支配，即双电层斥力、静电吸 引力和范德华引力。粘土颗粒间净的相互作用力是斥力和吸力的代数和，因此在不同条件 下，会产生以上三种不同的连结方式。
③牛顿内摩擦定律：液体流动时，液体层与层之间的内摩擦力（F）的大 小与液体的性质及温度有关，并与液层间的接触面积（S）和剪切速率 （g）成正比，而与接触面上的压力无关，即 F = m S g 。 ④剪切应力 τ：内摩擦力F除以接触面积S即得液体内的剪切应力τ ，剪切 应力可理解为单位面积上的剪切力，即τ = F/S 。
①曲线过原点 原因：无网架结构；有脆弱不连续的网架结构，一经拆散不易恢复，故 一触即动。
②无直线段：γ ↑，dτ/dγ ↓，即剪切应力与剪切速率之比总是变化的。
（4）假塑性流体的流变模式： = K g n （0<n <1）
又称幂律模式（Power Low Model）。n 为流性指数和K 为稠度系数，是假塑 性流体的两个重要流变参数。
共七十六页
塑性(sùxìng)流体
一、钻井液的基本(jīběn)流型及其特点
（1）塑性流体：如高粘土含量的钻井液、 油漆和高含蜡原油等。 （2）静切应力s ：塑性流体当g = 0时， 0。 也就是说，它不是加很小的剪切应力就 开始流动，而是必须加一定的力才开始 流动，这种使流体开始流动的最低剪切 应 力 （ s） 称 为 静 切 应 力 （ 又 称 静 切 力 、
一种新的高温高压流变性分析模型
一种新的高温高压流变性分析模型滕学清;樊洪海;杨成新;赖敏斌;李家学;周号博;王孝亮【摘要】钻井液流变性的准确分析与流变参数的准确计算一直是钻井水力分析与计算的基础,是提高井底压力计算精度的重要研究内容.基于高温高压流变实验数据,分析了旋转黏度计300 r/min和600 r/min下测量剪切应力随温度、压力的变化规律;进而建立了适用于各转速下高温高压(HTHP)剪切应力的通用预测模型,并给出了HTHP剪切速率预测模型系数的通用求解步骤.最后采用HTHP剪切应力预测模型对墨西哥湾一口实验井的合成基钻井液(屈服假塑性钻井液)进行了分析,同样具有很好的预测效果,表明该模型具有较广泛的适用性,可为高温高压井井底压力计算提供较为准确的HTHP流变参数.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)034【总页数】6页(P162-167)【关键词】高温高压;流变性;水力计算;流变参数【作者】滕学清;樊洪海;杨成新;赖敏斌;李家学;周号博;王孝亮【作者单位】中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司,库尔勒841000;中国石油大学(北京)尤其资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司,库尔勒841000;中国石油大学(北京)尤其资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司,库尔勒841000;中国石化石油工程技术研究院,北京100101;中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司,库尔勒841000【正文语种】中文【中图分类】TE254.3随着石油勘探开发逐步向深层发展，高温高压深井、超深井的数量不断增多，同时地质条件的异常复杂性使得窄密度窗口问题广泛存在［1，2］。
高温高压的恶劣环境对钻井液流变特性有着较大的影响，然而现有高温高压流变参数预测模型主要集中在宾汉、幂律模型上，对于较为精确但本构方程略微复杂的三参数、四参数流变模型的高温高压流变参数预测模型较少。
土体流变性概述
土体的流变性研究姓名：学号：4160146120XX学院：建筑工程学院专业：建筑与土木工程摘要：简述土体的流变理论，对土体流变性的研究方法和流变模型都分别做了分类阐述及评价，并概述了土的流变试验，对土的流变特性研究发展趋势提出了几点意见。
关键字：流变性研究方法流变模型流变试验一、土体的流变理论土体变形与应力和时间有关的现象称为土体的流变现象。
土的流变机理在于:在骨架应力(有效应力)作用下,土颗粒表面吸附水(气)具有粘滞性,从而使颗粒的重新排列和骨架体的错动具有时间效应,土体变形延迟,即变形与时间有关；而另一方面土体变形受到边界约束,这种约束有阻挡蠕动变形发展的趋势,因此,土体内部应力随之逐步调整,即应力也与时间有关。
土体的流变性是土的重要的工程性质之一。
在工程实践中，土体的流变现象主要包括以下几个方面。
1、蠕变——即恒定应力作用下变形随时间增长的现象。
2、松弛——即恒定变形的情况下应力随时间衰变的现象。
3、流动——即给定的时间的变形的速率随应力变化的现象。
4、长期强度随受荷历史变化的现象。
土体的流变变形分为压缩和剪切两大类。
在沉降分析中主要考虑土体受压时的流变特性，强度问题则主要研究土体受剪时的流变特性。
土体的流变性质首先与土体的结构有关，无论砂性土还是粘土都具有一定程度的流变性质。
土的流变性质还与应力大小和温度有关。
二、土体的流变性的研究方法流变性是土的重要特性之一，早在1948年荷兰学者Genie E．C．W．A和我国学者陈宗基开始了土的流变性的研究，应用实心圆柱土样的扭转试验，验证了Bingham 粘滞塑性流动定律对土的适用性，最早创立了土流变学。
在1953 年第三届国际土力学和基础工程会议( ICSMFE) 上，提出了蠕变变形直接或间接地对土力学的所有过程起作用，蠕变研究将影响土力学将来的发展，随后，广泛展开了对土体流变性的研究，取得了大量的成果，并成为土力学研究的热点。
土体流变性质研究可以从微观、细观或宏观表现展开。
第六章 钻井液的流变性
第六章钻井液的流变性钻井液的流变性是钻井液的一项最基本性能，它是指在外力作用下，钻井液发生流动变形的特性。
该特性通常用钻井液的流变曲线、表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力等流变参数来进行描述的。
它在解决1、岩屑携带，保证井底和井眼清洁；2、悬浮岩屑和加重材料；3、保持井眼规则和保障井下安全；4、提高机械钻速等钻井问题时起着十分重要的作用。
另外，钻井液的某些流变参数还直接用于钻井环空水力学的有关计算。
对钻井液流变性的深入研究有利于对油气井钻井液流变参数的优化设计和合理调控。
一、流体流变性的概念1、流体流动的特点流体流动实际上是流体随时间连续变形的过程。
液体的流动变形是因为液体受到剪切作用引起的剪切变形。
既液体在大小相等、方向相反、而作用线相距很近的两个力作用下，液体内部指点发生相对错动。
以河水流动的速度分布为例，可以看到，越靠近河岸，流速越小，河中心处流速最大。
水在管道中流速分布与河水相似，管道中心流速最大，靠近管壁处速度为零。
可以想象，如果把管道内流动的水沿着管道半径的方向由内向外分成若干层，每一层流速是不同的。
如图6—1所示。
液流中各层的流速不同这个现象，通常用剪切速率（或称速度梯度）这个物理量来描述。
图6-1在圆形管道中水的流速分布a —流速分布示意图b —流速分布曲线2、剪切速率和剪切应力如前所述，液体在管内流动时，在垂直于流速方向上，由内向外流速逐渐减小。
若液体液层之间的距离为dx，各液层的速度差为dv，则垂直于流速方向不同液层流速的变化可以表示为dv/dx，那么dv/dx叫速度梯度即剪切速率。
其物理意义是在垂直于流速方向上，单位距离流速的增量。
物理单位为S-1钻井液在循环系统的不同位置剪切速率值如下：沉砂池： 10 —20 S-1环形空间： 50 —250 S -1钻杆内： 100—1000 S-1钻头喷嘴处： 104 —105 S-1液体流动时表现出的速度梯度，是液体内存在内摩擦作用的结果。
动、静脉血的血液流变性差别及临床意义
综 上所 述 ，因血 氧含 量不 同能够影 响血 液粘度 ，
使血 液流速减 慢 、血 液灌 注减少 ；红 细胞 的变形 能力 故对于 血液粘 度较 高 的 面 心病 患 者 ，尤 其是 急 性心 低使 红细胞不 能顺 利 通过 毛 细 血管 ，不 能 维持 正 常 肌梗 死或 不稳定性 心 绞痛的 患者应 使用各 种给氧方
不 同影 响血 液 粘 度 ．动 脉血 的血 液 粘 度低 于静 脉 血 的血 液 粘 度 。
美 键词 ：ＰＣＩ；血 液流 变 学 ；动 脉 血 ；静 脉 血
中国法分类 号：Ｒ４４６．１１ 文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１００９－８８１Ｘ（２００２）０１—００５５—０２
冠心病 的发 生 、发 展与血液 流变性 密切相关 ，血 液流 变性异 常是 冠心 病 患 者导 致 心 绞痛 、心 肌梗 塞 的重要 因素之一 …。冠 心病 患者 的血液 流 变学各 项
液流变性 的重要 指标 之一 ，直 接 影 响血 液 在血 管 中 明血氧含 量 不 同能够直 接影 响血液粘度 。冠 心病不
的流 动 。尤其 是 在微循环 中的流动 。粘度越 大 ，流速 稳定性 心绞 痛 、急性 心肌 梗 死 的 患者 由于 心肌缺 血 越低 ，阻力越 大 ，组 织的血 流灌注 越少。低 切变率 时 致使心 肌 收缩力 降低 、心 室顺 应性减 退 ，进而左 室充
血液粘度 主要受 红细胞 聚集 性 的影 响 ，高 切变 率 时 盈 压增 高 ，肺 静脉 回流受 阻 、肺 循环淤血 、通气／血 流 的血液粘 度主要 受红 细胞 变形能力 的影 响 ’。红 细 比值失 调 ，最终使血 氧含 量 降低 、血液粘 度增 加。
胞聚集使 血液粘 度 增加 ，聚集 体 堵塞 小 动脉 的人 口
钻井液的流变性—流体流动的基本流型
知识点2：非牛顿流体的基本流型
假塑性流体
某些钻井液、高分子化合物的水溶液以及乳状液均属 于假塑性流体。其流变曲线通过原点凸向剪切应力轴的曲线。 流动特点是施加极小的剪切应力就能产生流动，不存在静切 力，黏度随剪切应力增大而降低。
K n
K——稠度系数， Pa·sn； n——流性指数，n<1。
上式为假塑性流体的流变模式，也成为幂律公式。
μ——粘滞系数，黏度，Pa·s。
dx
知识点1：流体流动的基本概念
在实际应用中一般用mPa·s表示液体黏度， 1Pa·s=1000 mPa·s，例如20℃，水的黏度是 1.0087mPa·s。
上式为牛顿内摩擦力数学表达式；遵循牛顿内摩 擦定律的流体为牛顿流体；不遵守牛顿内摩擦定律流 体为非牛顿流体。大多数钻井液属于非牛顿流体。
知识点3：钻井液流变参数
3、塑性粘度和动切力的控制 影响塑性粘度的因素主要有钻井液固相含量，钻井
液中粘土的分散程度，高分子处理剂的使用等。可通过 降低钻井液的固相含量、加水稀释或化学絮凝等方法降 低塑性粘度；可以加入粘土、重晶石、混入原油或适当 提高pH值提高塑性粘度；也可以通过增加聚合物处理 剂的浓度提高塑性粘度，同时可以提高动切。
（2）塑性粘度（ηp或PV）
钻井液的塑性粘度是塑性流体的性质，不随剪切速率变化，反映 了在层流情况下，钻井液中网架结构的破坏与恢复处于动态平衡时， 悬浮颗粒之间、固相颗粒与液相之间以及连续相内部的摩擦作用的强 弱。在钻井的过程中合理控制好塑性粘度，利于安全、优质、快速、 低耗地进行钻井。
知识点3：钻井液流变参数
知识点3：钻井液流变参数
2、 钻井液的黏度和剪切稀释性
1）钻井液的粘度 （1）漏斗黏度
钻井液流变性
定义： γ= dv/dr = 垂直于流动方向上单位距离内的流速增量。
意义： dv/dr 增大，液流各层间的速度变化大；反之则小。 单 位： γ = 速度/距离 = cm/s/cm = 1/s = s-1 钻井液循环系统中各部位剪切速率范围为: 沉砂罐处：10~20s-1 环形空间：50~250s-1 钻杆内部：100~1000s-1 钻头水眼：1000~7000s-1
第三章
Chapter 3
重点：
钻井液的流变性
The Rheology of Drilling Fluids
1. 流变性概念、钻井液流变模型、流变性计算
2. 流变参数及实际调整
3. 流变性与钻井关系
1
1
第一节
钻井液的流动类型和基本概念
1. 流动类型
塞流 层流 紊流
Plug Flow Laminar Flow Turbulent Flow
1
0
τc
τ
卡森流体流变曲线
17
宾汉模式的局限性：
适合在中剪切速率 范围描述钻井液的流变性。
幂律模式的局限性： 适合在低、中剪切速率 范围描述钻井液的流变性.
卡森模式：
卡森(Casson)模式是1959年由卡森首先提出的，最初主要 用于油漆、颜料和塑料等工业中。1979年，美国人劳增 (Lauzon)和里德(Reid)首次将卡森模式用于钻井液流变性 的研究中。 卡森模式不但在低剪切区和中剪切区有较好的精确度， 还可以利用低、中剪切区的测定结果预测高剪切速率下的 流变特性。
流变曲线： γ1/2-τ1/2 作图，为一条直线。
r1/2
γ -τ作图，为直线与曲线之和。
模式讨论 τ1/2 = τc1/2 + η1/2 γ1/2
流变性
2.2转矩流变仪
动力系统 计算机 数据测控系统 转矩测量系统 电气接口 转矩流变仪的基本结构分为三部分： 1、微机控制系统：用于实验参数的设置及实验结果的 显示 2、机电控制系统：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 3、可更换的实验部件：根据需要配备密闭式混合器或 螺杆挤出器 机械接口
4.曲线分析
图中第一个峰为加料峰，第二 个峰为塑化峰，第三个峰为分 解峰，分别表示物料的加入、 塑化和分解。 加料峰到塑化峰之间的时间间 隔为塑化时间，塑化峰到分解 峰之间的时间间隔为热稳定时 间。 在实际加工 加工时，物料在螺杆塑 加工 化段内的停留时间应不小于塑 化时间，保证物料的充分塑化， 并且在热分解之前完成加工 加工
U-PVC流变曲线及加工设备中的物料状态
4.曲线分析
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
4.曲线分析
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
3.PVC加工流变性的测试
3.2操作步骤： 3.2.1、准备工作 了解仪器的操作，安装仪器，并按配方进行加料， 并用天平准确称量。 3.2.2、测试操作 ①启动转矩流变仪的微机及动力系统，按照输入程序， 使用S指令示、指令代码等实验条件输入微机处理。 ②当显示的温度偏差为O时，表示混合器加热已达到规 定的温度。接通电机，加入被测试试样，开启打印机， 开始实验。当达到指令编定的时间时，实验自动停止。 ③将磁盘插入磁盘驱动器，使用W指令，贮存全部的实 验数据。 ④拆卸、清理干净混合器，为再次实验做好准备。
触变性学习资料
涂料：一种能牢固覆盖在物体表面，起保护、装饰、标志和其他特殊用途的化学混合物。
中国涂料界比较权威的《涂料工艺》一书是这样定义的：“涂料是一种材料，这种材料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。
这样形成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。
”属于有机化工高分子材料，所形成的涂膜属于高分子化合物类型。
按照现代通行的化工产品的分类，涂料属于精细化工产品。
现代的涂料正在逐步成为一类多功能性的工程材料，是化学工业中的一个重要行业。
触变性亦称摇变，是指物体（如油漆、涂料）受到剪切时稠度变小，停止剪切时稠度又增加或受到剪切时稠度变大，停止剪切时稠度又变小的性质的一“触”即“变”的性质．触变性是一种可逆的溶胶现象，普遍存在于高分子悬浮液中，代表流体粘度对时间的依赖性．触变性流体的特征：当从低剪切率逐步增加至高剪切率得到的各点的粘度，然后由高剪切率逐渐减少至低剪切率，测得各点的粘度是不重合的.触变性产生的原因：静止时体系内有某种很弱的网状结构形成，如通过氢键形成的聚合物间的物理交联和颜料为桥由极性吸附形成聚合物间的“交联”，这种网状结构在剪切力作用下被破坏。
一旦撤去剪切力，网状结构又慢慢恢复。
涂料流变学，是研究涂料的流变特性，目的是改善涂料生产、运输和包装稳定性，可施工性，良好流平性和成膜性等涂料质量和性能。
可以通过旋转流变仪来进行研究，测量涂料的粘度、粘度在动态剪切下的变化（剪切变稀或增稠），粘度随温度和频率的变化等等。
这些测试数据可以分析样品涂料的流变特性，以便指导配方的改进，提高涂料的质量。
流变在涂料工业中的应用主要涉及以下三个方面：测试方法::①触变环法触变环法的试验原理是：当剪切速率从０连续增加到一个定值，再从这个定值逐渐下降到０，测定其应力随剪切速率的变化，所做出的剪切应力－剪切速率的封闭曲线为触变环．通过改变不同时间和不同最大剪切速率值，可以得到不同面积的触变环．触变环的面积越大则触变性越大，反之则越小．图２所示为典型涂料流变曲线图．虽然此种方法是常用方法之一，在测定触变性过程中存在剪切速率和作用时间两个变量，而这两个变量都是触变性的影响因素，故只能通过此方法判定多种胶黏剂触变性的好坏，不如触变指数法简单直观②触变指数法对于牛顿流体或粘度较小的流体，触变指数［是指６ｒ／ｍｉｎ的粘度与６０ｒ／ｍｉｎ的粘度比值，即Ｉｔ＝η６／η６０．我国的ＮＤＪ－１型这类粘度计及布鲁克非尔德同步电动粘度计（ＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄＳｙｎｃｈｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｖｉｓ－ｃｏｍｅｔｅｒ），仅适用于测试牛顿流体或粘度在１０ｍＰａ·ｓ以下的近似牛顿流体胶黏剂的粘度．在胶黏剂这类非牛顿流体中，触变指数用５．６ｒ／ｍｉｎ的粘度与６５ｒ／ｍｉｎ的粘度比值表示，即Ｉｔ＝η５．６／η６５．触变指数的意义为在两种不同转速条件下低转速的表观粘度与高转速表观粘度的比值，反映出流体在剪切力作用下结构被破坏后恢复原有结构能力的好坏．３涂料触变性的应用粘度是涂料体系中一个非常重要的参数，它直接关系着涂料贮存稳定性、施工性能、涂抹成型及涂层厚度．涂料的沉降和分离、流动性差、成型慢、流挂等现象仍然是亟待解决的问题．通过向涂料中加入合适的增粘剂增加其触变性，以满足涂料在刷涂、喷涂、滚涂等施工过程中有良好的流动性（施工性）和快速成型（施工效果）．溶剂型涂料中常用的增粘剂主要有气相二氧化硅、有机膨润土、聚酰胺蜡及氢化蓖麻油等．气相二氧化硅粒子表面含有的硅醇基通过形成氢键能产生立体网状结构，而有机膨润土的片状结构上的氧和氢氧基团亦能形成氢键产生立体网状结构，聚酰胺蜡则是由自身乳化形成网状膨润结构，以增加体系粘度．当受外力作用时，氢键断裂以保证良好的流动性．而氢化蓖麻油是通过其在溶剂型涂料中的溶解度来实现触变的效果．ABS阻燃1ABS 阻燃的主要途径改善ABS阻燃性能的方法主要有：（1）改变ABS共聚物的组分，如加入反丁烯二酸酯或三溴苯乙烯作为第四单体与苯乙烯、丁二烯、丙烯腈进行共聚合，得到四组分阻燃共聚物。
§2-4-岩石的流变性(时效性、粘性)
3、岩石的蠕变曲线类型
类型1：稳定蠕变 。曲线包含瞬时弹性变形、瞬态蠕变和稳定蠕 变3个阶段（压应力10MPa，12.5MPa）
类型2：典型蠕变 。曲线包含4个阶段（压应力15MPa，18.1MPa） 类型3：加速蠕变 。曲线几乎无稳定蠕变阶段，应变率很高（压 应力20.5MPa，25MPa）
三、岩石的流变模型
式中： A为试验常数，f(t)是时间t的函数。
（二）组合模型
1、流变模型元件
（1）弹性介质及弹性元件（虎克体） ：
E
d E d
dt dt
弹性介质性质： （1）具有瞬时变形性质； （2）ε＝常数，则σ保持不变，故无 应力松弛性质； （3）σ＝常数，则ε也保持不变，故 无蠕变性质； （4）σ＝0（卸载），则ε＝0，无 弹性后效。
2 2
可见：马克斯威尔模型具有瞬时变形、蠕变 和松弛的性质，可模拟变形随时间增长而无 限增大的力学介质。
19
d 0 dt 通解为： 0 t c
初加载始瞬条间件：t0时， ＝ 0＝E0
得： c = ε0
蠕变方程： 00tE 00t
2 2
0
马克斯威尔模型本构方程：
d
dt
1 d
E dt
蠕变方程：00tE 00t
1 1
B、卸载曲线：当t=t1时卸载， 弹性变形ε0立即恢复，则卸载曲 线为：
0
可见，σ、ε与时间t无关。
（2）粘性介质及粘性元件（牛顿体）
d dt
tc
加载瞬间，无变形 即当t=0时,σ=σ0,ε=0,则 c=0
0 t
粘性介质性质：
（1）当σ＝σ0时，
0
0 说t 明在受应力
σ0作用，要产生相应的变形
乳胶漆流变性的调整与增稠剂的选择1
北京卓越东方科技有限公司乳胶漆流变性的调整与增稠剂的选择杨明姜年超(3A化学科技有限公司实验中心，200437)焦庆杰（北京卓越东方科技有限公司，101100）文摘：本文主要探讨了不同PVC乳胶漆流变性的调整方法。
在不同乳液中增稠剂的选择，以达到较好流变效果。
1前言1.1乳胶漆的流变性乳胶漆的流变性是构成漆膜外观和性能的重要影响因素之一，粘度对漆的颜料沉淀性、涂刷性、膜丰满性、流平性以及垂直表面上的膜的流挂性都有影响，这些影响的结果最终将表现在干膜的质量上。
粘度（mPa.s）图1 乳胶漆不同剪切速率下粘度变化[1]简单剪切下乳胶漆的典型粘度曲线，必须满足不同操作过程的要求，如图1。
全部范围内的粘度曲线可由Casson经验方程[2]表示：η=η∞+（T/D）nD—剪切速率，S-1T0——屈服值，dyn/cm2；屈服值可由下式计算：T=0.0056η1.35（剪切速率0.085S-1），屈服值由低剪切速率下的粘度决定。
低剪切速率下的涂料的流变性质，主要由增稠剂与颜填料、乳胶粒子形成的结构粘度决定，这种结构粘度使乳胶漆呈现出一定的屈服值。
即在低剪切速率下，在沉降、流挂、流平等过程中，尽管结构很弱，但对流动具有很大的抵抗力。
代表无穷大剪切速率下体系的粘度，在中至高剪切力条件下由体系组分间作用而产生η∞的结构粘度易被破坏，结构影响可以忽略，乳胶漆的粘度由漆中固体组分的组成和用量决定，高剪切下的适宜粘度一般为2.5至5.0P，涂刷性良好，涂膜厚度最佳。
在高剪切停止后，缔合开始恢复，这一特点使乳胶漆流变性呈现出带有触变性的假塑型流体特征，恢复速率为增稠剂粘度的函数，恢复时间过快不利于流平，过慢易产生流挂。
乳胶漆生产过程中一般只控制中剪切速率下的粘度（Stomer粘度KU值）。
KU值相同的乳胶漆，在低、高剪切速率范围内粘度存在差异。
1.2乳胶漆中的增稠剂涂料组成影响乳胶漆的流变性，改变乳液和固体粉料的百分比可以调节涂料粘度，但要达到一个好的流变效果其作用有限，成本上也并不经济。
流变特性-1
麦克斯韦模型（Maxwell’s model） 由弹性元件和粘性元件串联而成， 如图所示。
从图中可以看出：
ε =εH +εN σ =σH =σN
1.2 Maxwell’s model的本构方程
ε =εH +εN σ =σH =σN
两边对时间微分得：
2.3 Kelvin’s model描述蠕变现象
当开尔文模型承受恒定应力时，即： t = 0 时，σ = σ 0 = 常数
有ε0 = 0，但是ε& ≠ 0
ε&
=
σ0 η
所以 Kelvin’s model的本构方程变为 ε& + E ε = σ 0 ηη
研究时，常取以上3个理想体的不同组成合建立实际物 料的流变模型。
应力与应变
¾ 应 力：作用在单位面积上的力 σ （Pa）
¾ 应 变：又称为相对变形。若物体原有尺寸为L，受力后 的变形量为 Δl ，则应变为Δl / L0 。 ε = Δl / L0
¾ 弹性模量： E = σ / ε
模量（Modulus）：is defined as the ratio of stress to strain Δl
ε =εH =εN σ =σH +σN
2.2 Kelvin’s model的本构方程
因 为：
ε =εH =εN σ =σH +σN
σ H = Eε H σ N = ηε&N
所 以：
σ = Eε +ηε&
ε&
+
E η
ε
=
σ η
这就是开尔文模型的本构方程，可以得到一定应力条
血液的流变特性
血液的流变特性一层流血液的运动方式是流动，对于没有颗粒混合的单一性流体，若在试管内呈层状流动，则其截面上的流速呈抛物线样分布，这种流体运动特性称为层流。
二血液的黏滞性当相邻的两层血液之间有相对运动时，会产生平行接触面的切向力，流动快的与流动慢的血液层之间便产生内摩擦力，通常称为血液的黏滞性。
三切应力若血液流层的平行接触面积为S，接触面上所受的切向力为F，那么，驱动各层产生切线方向变形的力，作用于单位面积上的切向力F/S，就称为切应力，用表示四切应变和切变率液体分层流动中，在切向力的作用下，液层之间有一速度梯度，两流层间流动距离差与两流层间的距离之比称为切应变或切变。
切应变随血液流动时间而成比例增加，这一随时间变化的切应变称为切变率，用γ表示。
五牛顿黏滞定律及黏度某些液体流动时，切应力τ与切变率γ之比为一常数，即τ/γ=η，此即牛顿黏滞定律。
该常数（η）的大小由液体的性质所决定，被称为液体的动力黏滞系数（或动力黏度）简称黏度。
在国际单位制（SI）中，切应力的单位为牛顿/米2，称为帕斯卡(Pa), 切变率的单位为秒-1(S-1),因而液体黏度η的单位为(Pa•s)1 Pa•s=1000mPa•s（毫帕••秒）1 Pa•s=1Cp(厘帕)六牛顿液体与非牛顿液体在一定温度下，液体的黏度值不随切变率变化而变化，为一常数，这类流体成为牛顿流体。
其切应力与切变率的关系曲线（即流动曲线）为一条通过原点的直线，如水，血浆等即为牛顿流体。
事实上还有一些液体，在一定温度下，其黏度值是随切变率的变化而变化的。
这类流体成为非牛顿液体，如高分子溶液，胶体粒子离散系统，血液等，切应力与切变率的关系为γ=f（τ）。
对于牛顿流体η为绝对黏滞常数，而对于非牛顿流体，该值则不为常数，可用ηa表示，称为表观黏度。
ηa的变化规律随流体的性质不同而存在差异。
非牛顿流体包括两大类，一类是ηa随γ的增加而减少，称为拟塑性流体，血液和多数生物体属于此类；与此相反，另一类液体其ηa随γ的增加而增加，称为膨胀性流体。
钻井液流变性概述
钻井液流变性概述摘要：钻井液在石油钻井中起着十分重要的作用，深入研究钻井液的性能，对油气井钻井液流变参数的优化设计和有效调控是钻井液工艺技术有十分重要的指导意义。
根据API 推荐的钻井液性能测试标准，钻井液的常规性能包括：密度、漏斗粘度、塑性粘度、动切力、静切力、API 滤失量、HTHP 滤失量、PH 值、碱度、含砂量、固相含量、膨润土含量和滤液中的各种离子的质量浓度等。
本文主要对钻井液的流变性进行综述，包括钻井液的流型及流变参数、钻井液流变性与携岩原理及井壁稳定性的关系。
关键词：钻井液 流变性 流型 携岩原理一．钻井液在石油钻井中的作用（1）从井底清除岩屑（2）冷却和润滑钻头及钻柱（3）造壁功能（4）控制地层压力（5）循环停止时悬浮岩屑和加重材料，防止下沉（6）从所钻地层获得资料（7）传递水力功率二．钻井液的类型分散钻井液 钙处理钻井液 盐水钻井液 饱和盐水钻井液 聚合物钻井液 甲基聚合物钻井液 合成基钻井液 气体型钻井液 保护油气层的钻井液三．钻井液的流变性钻井液的流变性是指在外力作用下，钻井液发生流动和变形的特性。
流体分为牛顿型流体和非牛顿型流体，非牛顿型流体又分为塑性流体、假塑性流体、膨胀性流体。
现场使用钻井液多为塑性、假塑性流体。
1．牛顿流体通常将剪切应力与剪切速率的关系遵守牛顿内摩擦定律的流体，称为牛顿流体。
流变方程：dv dxτμ=其流动特点：加很小的剪切力就能流动，而且流速梯度与切应力成正比。
在层流区域内，粘度不随切力流速梯度变化，为常量。
2．非牛顿流体（1）塑性流体0PVdv dxττμ-= 剪切力τ≠0，而是s τ，即施加的切应力必须超过某一特定值才能开始流动。
切应力继续增大，并超过s τ时，塑性流体不能均匀剪切，粘度随切应力的增加而增加，即图中曲线段；继续增加切应力，粘度不随切应力的增加而增加，图中直线段；1）s τ，静切力，是钻井液静止时单位面积上形成的连续空间网架结构强度的量度。
流变性
介绍流变性涂料的流变性是指其在外力（比如重力）作用下的流动和变形性。
流变性和涂料配方的稳定性、实用性密切相关。
在一个涂料配方中，树脂、颜料和溶剂的组合本身并没有优化的效果。
因此，绝大多数配方含有流变改进剂，以便使最终产品具有较好的流变性。
流变基础涂料粘度必须考虑平衡性，既要足够低，以便具有较好的流动和流平性，方便施工，但又不能太低，以防发生流挂，或包装储运时发生颜料沉积。
.流变性就是关于外力作用下流动和变形性的科学。
涂料技术的流变控制工艺包括搅拌、混合、颜料分散、倾倒、泵送、施工、涂布、流挂、流平、渗透多孔底材以及颜料沉积等等。
剪切强度：剪切强度定义为研究截面上单位面积的剪切力。
剪切率：剪切率描述剪切力的分布情况。
屈服值：发生流动所需要的最小剪切力。
运动粘度：为剪切力和剪切率的比值。
粘度值越高，流体越粘稠。
流体特性:涂料的流体特性可以分为以下三种类型·非时间相关并且非剪切相关，例如牛顿流体·非时间相关但是剪切相关，如假塑型流体，粘弹性流体，剪切增稠、剪切稀释、或者粘塑型。
·仅时间相关，触变型以及相反的震凝型流体，加入特定的流变添加剂可以精细地调节涂料配方的流动性。
HASE流变改进剂，疏水改性阴离子可溶性乳液，是一大类联合增稠剂，液态（牛奶状），浓度30%，阴离子型，pH在2.5到3.5，假塑性体。
和其他组分的疏水基团缔合，形成高粘度，牛顿型流体，流变性控制范围大，比传统ASE型合成聚合物有更大的剪切率控制范围。
多种型号，方便开发高、中、低、各种剪切率产品。
切变速率D与切应力τ的关系曲线（表征浓分散体系的流变性质流变性:物质在外力作用下的变形和流动性质，由于液体不能承受剪切力，因而不能保持其外形的稳定。
在外力的作用下，液体就会发生流动和变形等的性质，称为流变性。
印花灯芯绒坑底露白疵病分析及克服（一）2006-09-18 全球纺织网在印花织物上，部分花纹没有得到足够的印花色浆，使该部分得色较浅，显现出细小的白芯或印不上色浆露出印前半制品的底色的情况，被称为露底疵病。
第一课水泥浆流变性
线性检验的基本原理是：如果流变方程呈线性分布，对 等间距的剪切速率，其对应的剪切应力呈线性增加，如果不 满足这个规律，流变方程就应该是非线性的。据此，线性检 验方法如下:
5、调整旋转粘度计
将装有水泥浆的旋转粘度计浆杯置于粘度计载物台，粘度计以最低转速旋 转，向上移动浆杯使浆液到达外筒表面刻度线并固定。
6、测量数据
粘度计以最低转速旋转10秒后测刻度盘读数，然后按转速增加顺序测各转 速下的读数；再按转速降低顺序测各转速下读数。取同一转速下所测两组数值 的平均值，作为测量结果。改变转速测量时须在外筒连续旋转10秒时才能读取 读数。
编写实验报告
1、按照实验报告样板编写，所有填充内容一律手写，不得打印； 2、实验报告递交时间：实验结束后的一周内交齐； 3、封面的内容也手写。
精品课件！
精品课件！
思考题
1、哪些因素影响水泥浆流变性，其作用机理是什么？ 2、简要分析流变性能与固井施工的关系？
参考《油气井注水泥理论与应用》 刘崇建等编著P57~P59
3、配制水泥浆
用天平称取过20目筛的水泥样品792克，水349mL。把称量好水的恒速搅拌器 浆杯，放置搅拌器上。打开电源开关，转速设定为低速档，按下电机开关，在15s 内将水泥样品缓慢倒入恒速搅拌器浆杯中，再将转速调至高速档并搅拌35s。
4、搅拌水泥浆
浆配好的水泥浆立即倒入已经预热到52℃的常压稠化仪浆杯中，将水泥浆搅拌 20分钟后，取出浆杯，移去叶片，用玻璃棒再搅拌5秒后把水泥浆立即倒入旋转粘 度计浆杯中至刻度线。
7、数据处理
1） 根据旋转粘度计测量的数据给出水泥浆的实际流变曲线， ~ 曲线。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高分子101第二小组
基本概念
当高聚物熔体和溶液（简称流体）在受外力 作用时，既表现粘性流动，又表现出弹性形 变，因此称为高聚物流体的流变性或流变行 为 高分子的流动不是简单的整个分子的迁移,而 是各个链段分段运动的总结果,在外力作用 下,高分子链不可避免的要顺外力的方向有 所伸展,即高聚物进行粘性流动的同时伴随 着一定量的高弹形变,外力消失后高分子链
制样过程中注意事项
a.飞边等残留物不能残留在模具表面，以损坏模具。 b.注意冷却水，不能因缺水而使下料口堵塞。 c.制出样条两边的飞边应及时清理，但不能破坏样条。 d.注塑圆片注意时要注意：玻纤增强类产品的圆片要趁热 用压板压紧，以免翘曲。
四、转矩流变仪
动力系统 计算机 数据测控系统 转矩测量系统 电气接口 转矩流变仪的基本结构分为三部分： 1、微机控制系统：用于实验参数的设置及实验结果的 显示 2、机电控制系统：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 3、可更换的实验部件：根据需要配备密闭式混合器或 螺杆挤出器 机械接口
PVC加工流变性的测试
原材料准备： 聚氯乙烯（PVC） 45份 邻苯二甲酸二辛酯（DOP） 2份 三盐基硫酸铅 2份 硬酯酸钡(BaSt) 0.7份 硬酯酸钙(CaSt) 0.5份 石 蜡 0.2份 原材料应干燥、不含有强腐蚀、强磨损性组分， 材质和粒度均匀，粒径小于3.2mm。
PVC加工流变性的测试
c点：PVC粉体粒பைடு நூலகம்已经全部成为微细粒子，并在 局部出现尺寸更小的次级粒子，此时体系的转矩值 最大。通常称c点为熔融峰。
曲线分析
oc 或ac 段时间称为塑化时间，bc 段时间称为熔融 时间。它们反映了PVC 树脂凝胶化的快慢。 d点： PVC粒子破碎细化基 本完成，转矩达到了 平衡
c-d 段：微细粒子逐步向次级粒子与分子粒子层次转变， 此时转矩逐步减小。料温逐步上升，物料的流动由粒子 间相对滑动向熔体均匀变形、流动转变。
流变性
目录
• 一、工作原理 • 二、设备结构与维护 • 三、试样的制备 • 四、测试操作流程 • 五、结果讨论与分析
一、转矩流变仪
物料被加到混炼室中，受到两个转子所施加的作 用力，使物料在转子与室壁间进行混炼剪切，物 料对转子凸棱施加反作用力，这个力由测力传感 器测量，在经过机械分级的杠杆和臂转换成转矩 值的单位牛顿.米（ N.m ）读数。其转矩值的大 小反应了物料黏度的大小。通过热电偶对转子温 度的控制，可以得到不同温度下物料的黏度。
数据整理 ①把系统40程序及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使用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使用A指令，输入欲得实验图形的起、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。
二、（设备结构）流变仪
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。
转矩流变仪的基本结构
转矩流变仪
• 功能单元只要有两类，一类是混炼器，一类是挤 出机。混炼器有50ml和300ml两种规格。50ml混炼 器主要完成物料的流变性测量与表征，300ml主要 完成物料的混合语塑炼，可以作为配方研究的小 型试验机。另外还有与挤出机配合的各种模具， 杂质测量仪，口模膨胀测量仪等。各种挤出机不 但可以模拟挤出加工、造粒等加工过程，从而评 价物料的加工性能以及优化加工工艺参数，而且 可以测量不同剪切速率下物料的真实粘度与剪切 速率的关系，全面表征物料的流变性。
• 试样的制备 1)开启注塑机前应先压入润滑油，至少要压25次。 2)开始制样前，要先使注塑机升温，升温时要同时打开冷 却水、上好该用的模具并使模具升温。按质监部已规定的 制样工艺，在注塑机上设置好制样的温度，预塑、保压及 脱模的时间，注塑的压力等。待注塑机温度到达设定温度 后，将已烘好的料倒入注塑机料斗，盖好料斗盖，即可开 始制样。制样一般采用半自动制样。
五、结果讨论与分析
图中第一个峰为加料峰，第二 个峰为塑化峰，第三个峰为分 解峰，分别表示物料的加入、 塑化和分解。 加料峰到塑化峰之间的时间间 隔为塑化时间，塑化峰到分解 峰之间的时间间隔为热稳定时 间。 在实际加工时，物料在螺杆塑 化段内的停留时间应不小于塑 化时间，保证物料的充分塑化， 并且在热分解之前完成加工
三、转矩流变仪
PVC加工流变性的测试
操作步骤： 1、准备工作 了解仪器的操作，安装仪器，并按配方进行加料， 并用天平准确称量。 2、测试操作 ①启动转矩流变仪的微机及动力系统，按照输入程序， 使用S指令把标题、加热温度、转子转速、运行控制、 参数显示、指令代码等实验条件输入微机处理。 ②当显示的温度偏差为O时，表示混合器加热已达到规 定的温度。接通电机，加入被测试试样，开启打印机， 开始实验。当达到指令编定的时间时，实验自动停止。 ③将磁盘插入磁盘驱动器，使用W指令，贮存全部的实 验数据。 ④拆卸、清理干净混合器，为再次实验做好准备。
• 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。
三、试样的制备
• 制样前的样品准备
试样制备前，一般需要对样品进行干燥。一般的 可以不烘，需要时在100℃下烘1小时或在80℃下 烘2小时，ABS在85℃下烘2小时，PC、PA在110℃ 下烘10小时以上，PET、PBT在120℃下烘4小时， POM在80℃下烘4小时。
U-PVC流变曲线及加工设备中的物料状态
曲线分析
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
曲线分析
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