流变仪法测定塑料的流变性能实验指导
塑料流变成型原理实验指导书
第六章 塑料流变成型原理实验指导书实验一 塑料拉伸强度性能综合实验实验项目名称：塑料拉伸强度性能综合实验 实验项目性质：综合性实验 所属课程名称：塑料流变成型原理 实验计划学时：4学时 编 写：陈绮丽、陈璞 一、实验目的1、 了解热塑性塑料注射成型工艺性能，了解注射成型工艺对塑料制品性能的影响。
2、 测定两种塑料的屈服应力σy 、拉伸强度σE 、断裂延伸率ε断，并绘制拉伸过程应力-应变曲线；比较不同材料的性能。
3、 分析模具浇口尺寸对试样力学性能的影响，分析拉伸速度对试样延伸率的影响。
4、 观察结晶性高聚物的拉伸特征。
4、掌握高聚物的静载拉伸实验方法。
二、实验内容和要求 （一）实验原理1、应力-应变曲线本实验是在规定的实验温度、湿度及不同的拉伸速度下，于式样上沿纵轴方向施加静态拉伸载荷，以测定塑料的力学性能。
拉伸样条的形状如下图。
拉伸实验是最常见的一种力学实验，由实验测定的应力-应变曲线，可以得出评价材料性能的屈服强度（σ屈），断裂强度（σ断），断裂延伸率（ε断）等表征参数，不同聚合物、不同测定条件，测得的应力应变曲线是不同的。
结晶性聚合物的应力-应变曲线分为三个区域，如下图所示：（1）OA段：曲线的起始部分，近乎是条曲线，试样被均匀拉长，应变很小，而应力增加很快，呈普弹形变，是由于分子的键长、键角以及原子间距离的改变所引起的，其变形是可逆的，应力和应变之间服从虎克定律，即：σ=Eε式中：σ——应力，MPa；ε——应变，%； E——弹性模量，MPa。
A为屈服点，A点对应的应力叫屈服应力（σ屈）或屈服强度（2） BC段：到达屈服点A后，试样突然在某处出现一个或几个“细颈”现象，出现细颈部分的本质是分子在该处发生了取向的结晶，该处强度增大，故拉伸时细颈不会变细拉断，而是向两端扩展，直至整个试样完全变细为止，此阶段应力几乎不变，而变形却增加很多。
（3）CD段：被均匀拉细后的试样，再度变细即分子进一步取向，应力随应变的增加而增大，直至断裂点D，试样被拉断，对应于D点的应力称为强度极限，是工程上最重要指标，即抗拉伸强度或断裂强度σE，其计算公式如下：σ断= P/(b×d)（PMa）式中：P——最大破坏载荷，N； b——试样宽度，mm； d——试样厚度，mm。
实验九塑化性能(转矩流变仪)的测定(精)
DE：维持恒定转矩，物料平衡 阶段（至少在90s以上)。
E以后：继续延长塑化时间， 导致物料发生分解、交联、 固化，使转矩上升或下降。
图Ⅱ-9-1 转矩与时间的关系曲线
仪器、设备和材料
1、本次实验试样材料采用硬质PVC粉状复合物，其配 方如下：
图Ⅱ-9-1为一般物料的转矩流变曲线，但有些样品没有 AB段，各段意义分别如下。
OA：在给定温度和转速下，物 料开始粘连，转矩上升到A 点。
AB：受转矩旋转作用，物料很 快被压实（赶气），转矩下 降到B点(有的样品没有AB 段)。
BC：物料在热和剪切力的作用 下开始塑化(软化或熔融)， 物料即由粘连转向塑化，转 矩上升C点。
实验步骤
1、准备工作
了解仪器的操作，安装仪器，并按式(Ⅱ-9-1)计算加料 量，并用天平准确称量。
W1=(V1 V0) 0
(Ⅱ-9-1)
式中 W1 ——加料量，g；
V1 ——混合器容积，cm3；
V0 ——转子体积，cm3 ；
——原材料的固体或熔体密度，g/cm3；
0 ——加料系数，按固体或熔体密度计算分
实验记录与处理
1、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。
实验九 塑化性能（转矩流 变仪）的测定
目的和要求
1、了解高分子材料塑化性能与成型加工 性的关系；
实验九塑化性能转矩流变仪的测定
实验九塑化性能转矩流变仪的测定汇报人：日期:•实验目的与原理•实验设备与材料•实验步骤与方法目录•实验结果分析与讨论•实验结论与建议•实验注意事项与安全措施01实验目的与原理掌握塑化性能转矩流变仪的使用方法。
了解塑化性能与转矩流变仪测定的关系。
探究不同材料在转矩流变仪下的塑化性能表现。
转矩流变仪是一种用于测量材料在加工过程中所表现出的流动性和塑化性能的仪器。
在转矩流变仪中，材料被加热至一定温度，并在一定的剪切应力作用下进行塑化。
通过测量材料在塑化过程中的转矩变化，可以了解材料的塑化性能。
塑化性能是材料加工过程中的重要参数，对于材料的加工质量和效率具有重要影响。
通过转矩流变仪的测定，可以深入了解材料的塑化性能，为材料的加工和应用提供重要依据。
本实验有助于学生掌握塑化性能转矩流变仪的使用方法，提高实验技能和实践能力。
实验意义02实验设备与材料转矩流变仪主要由主机、加热系统、转子、搅拌器等组成。
结构组成工作原理主要功能通过加热系统对物料进行加热，转子在物料中旋转产生剪切力，使物料发生流动和变形。
用于测量物料的塑化性能，如塑化温度、塑化时间、塑化扭矩等。
030201转矩流变仪介绍根据实验要求选择适当的原料，如聚合物、添加剂等。
原料根据实验要求选择适当的助剂，如增塑剂、润滑剂等。
助剂转矩流变仪、天平、量筒、烧杯等。
仪器与设备实验材料准备实验设备安装与调试设备安装按照说明书要求正确安装转矩流变仪，确保设备稳定可靠。
调试与校准对设备进行调试和校准，确保测量准确性和稳定性。
安全操作遵守设备操作规程，确保实验过程安全可靠。
03实验步骤与方法选择具有代表性的塑料样品，确保样品无杂质和缺陷。
样品选择将塑料样品进行干燥、清洁和预处理，以消除外部因素对实验结果的影响。
样品处理将干燥和清洁后的塑料样品切割成标准尺寸的试样，以便于后续的实验操作。
样品切割样品制备与处理检查塑化性能转矩流变仪的各项功能是否正常，确保仪器处于良好状态。
聚合物(PP PS)流动特性的测试实验
聚合物（PP PS ）流动特性的测试一实验目的1．了解热塑性塑料（PP PS ）在粘流态时粘性流动的规律、实验方法和数据处理方法。
2．熔体速率仪的使用方法。
二实验原理所谓熔体流动速率（MFR ）是指热塑性塑料熔体在一定的温度、压力下，在10分钟内通过标准毛细管的质量，单位：g/10min 。
对于同种高聚物，可用熔体流动速率来比较其分子量的大小，并可作为生产指标。
一般来讲，同一类的高聚物（化学结构相同）若熔体流动速率变小，则其分子量增大，机械强度较高；但其流动性变差，加工性能低；熔体流动速率变大，则分子量减小，强度有所下降，但流动性变好。
研究流动曲线的特性表明，在很低的剪切速率下，聚合物熔体的流动行为是服从牛顿定律的，其粘度不依赖于剪切速率，通常把这种粘度称为最大牛顿粘度或0剪切粘度η0，它是利用η＝f （S ）关系，从很小的剪切应力（S ）外推到零求得的。
根据布契理论，线形聚合物的零剪切粘度与大于临界分子量的重均分子量(w M )的关系式为 3.40wKM η=，式中K 是依赖于聚合物类型及测定温度的常数。
许多研究表明，对于分子量分布较窄或分级的高密度聚乙烯，是遵守3.4次方规则的。
但在分子量分布宽时，M 的指数有所增大。
如果使指数保持为3.4，则需用某种平均分子量（t M ）代替重均分子量，其关系式为：3.40t KM η= ---------------------------------------- （l ）式中，w t Z M <M <M 。
当分子量分布窄时，t M 接近w M ；当分子量分布宽时，t M 接近Z 均分子量Z M 。
在实际应用中，不是用零剪切粘度评定分子量，而是用低剪切速率的熔体流动速度（习惯上叫熔融指数）评定的。
经研究，熔融指数与重均分子量的关系如下：w logMI=24.505-5logM -------------------------- （2）但由于熔融指数不只是分子量的函数，也受分子量分布及支链的影响，所以在使用这一公式时应予注意。
实验九塑化性能转矩流变仪的测定
DE：维持恒定转矩，物料平衡 阶段（至少在90s以上)。
E后来：继续延长塑化时间， 造成物料发生分解、交联、 固化，使转矩上升或下降。
图Ⅱ-9-1 转矩与时间旳关系曲线
仪器、设备和材料
1、此次试验试样材料采用硬质PVC粉状复合物，其配 方如下：
别为O.65、0.80。
2、测试操作 ①开启转矩流变仪旳微机及动力系统，按照 输入程序，使用S指令把标题、加热温度、 转子转速、运营控制、参数显示、指令代码 等试验条件输入微机处理。 ②当显示旳温度偏差为O时，表达混合器加 热已到达要求旳温度。接通电机，加入被测 试试样，开启打印机，开始试验。当到达指 令编定旳时间时，试验自动停止。 ③将磁盘插入磁盘驱动器，使用W指令，贮 存全部旳试验数据。 ④拆卸、清理洁净混合器，为再次试验做好 准备。
试验环节
1、准备工作 了解仪器旳操作，安装仪器，并按式(Ⅱ-9-1)计算加料
量，并用天平精确称量。
W1=(V1 V0) 0
(Ⅱ-9-1)
式中 W1 ——加料量，g；
V1 ——混合器容积，cm3；
V 0 ——转子体积，cm3 ；
——原材料旳固体或熔体密度，g/cm3；
0 ——加料系数，按固体或熔体密度计算分PV Nhomakorabea 58.9g
Ca-St
0.6g
DOP
2.4g
H-St
0.7g
三碱式硫酸铅 2.9g
Ba-St
0.9g
CaCO3 8.9g
原材料应干燥、不具有强腐蚀、强磨损性组分，
材质和粒度均匀，粒径不大于3.2mm。
2、仪器设备及试验条件
试验主要采用HAAKE微处理控制转矩流变仪（系 统40型）测量塑料熔体旳塑化曲线。 1、加料量 料量不足，转子难于充分接触物料，达不到混炼 塑化旳最佳效果。反之，加入旳物料过量，使仪 器安全装置发生作用，停止运转，中断试验。 2、温度与转速 温度过低，安全装置发生作用，使仪器停止运转。 温度过高，影响测试旳精确性。 3、时间 混炼时间应根据高分子材料旳耐热性、试验观察 现象出现旳时间区域等原因拟定。
实验九塑化性能转矩流变仪的测定
xx年xx月xx日
目录
• 实验目的 • 实验原理 • 实验步骤 • 实验数据记录与分析 • 实验结论 • 参考文献
01
实验目的
了解实验的目的和意义
• 本实验旨在通过转矩流变仪测定塑料材料的塑化性能，深入 了解塑料在加工过程中的流变行为，为优化加工工艺、提高 制品质量提供指导。
实验操作
按照设定好的参数进行实验，观察并记录实验过 程中转矩、温度等变化情况。
注意事项
在实验过程中要密切关注实验变化情况，如出现 异常应立即停止实验并进行相应处理。同时要做 好实验记录和数据处理工作，以便后续分析和评 估。
04
实验数据记录与分析
实验数据的记录表格设计
1 2
表格名称
塑化性能转矩流变仪测定数据记录表
02
实验原理
塑化性能转矩流变仪的工作原理
工作原理
塑化性能转矩流变仪主要利用物料在高温高压下，受到一定剪切力作用时，发生 形变和流动的特性，通过控制系统对物料施加一定的剪切力，测量其相应的扭矩 变化，从而得到物料在一定温度、压力和不同转速下的塑化性能。
仪器结构
塑化性能转矩流变仪主要由加热系统、控制系统、测量系统和冷却系统等部分组 成。
转矩设置
根据样品的性质和实验要求设定转 矩，包括剪切转矩、拉伸转矩等。
变速设置
根据实验要求设定变速方式，包括 定速、变速等。
其他参数
根据实验要求设置其他相关参数， 如压力、气氛等。
实验操作流程及注意事项
实验前准备
确认转矩流变仪处于良好工作状态，检查实验样 品是否符合要求。
数据处理与分析
根据实验数据，进行数据处理和分析，得出实验 结果。
流变分析报告
流变分析报告1. 引言流变分析是一种用于研究物质的变形和流动行为的实验方法。
通过测量物质在外力作用下的应变和应力关系，可以得到物质的流变特性参数，如粘度、弹性模量和流变指数等。
流变分析在多个领域中都有广泛的应用，包括塑料、食品、化妆品、油漆、药物等行业。
2. 实验方法本次流变分析实验使用了旋转式流变仪，该仪器可以通过旋转圆盘施加剪切力，进而测量样品的应变和应力关系。
实验过程如下：1.准备样品：选取所需的样品，按照实验要求精确称量。
2.温度控制：根据样品的要求，设置流变仪的温度，并让样品稳定在设定温度下。
3.测量应变：将样品放入流变仪的测量槽中，并通过旋转圆盘施加剪切力。
测量仪器会记录下样品的应变值。
4.测量应力：通过旋转圆盘施加的剪切力，流变仪会同时测量样品的应力。
5.测量数据记录：将测量得到的应变和应力值记录下来，用于后续的数据处理和分析。
3. 数据处理根据实验得到的应变和应力数据，我们可以进行进一步的数据处理和分析。
常见的数据处理方法包括：3.1. 超越点法使用超越点法可以确定样品的流变特性。
通过观察应变-应力曲线，找到曲线上的一个特定点，称为超越点。
超越点是样品的流变特性参数，如应力值、应变值和流变指数等的关键点。
根据超越点法，我们可以得出样品的流变特性。
3.2. 变形率扫描变形率扫描是一种通过改变剪切速率测量样品的流变特性的方法。
通过改变剪切速率，我们可以得到不同变形率下样品的流变特性数据。
变形率扫描是一种定量分析样品流变特性的方法，可以用来研究材料的流变性能。
3.3. 温度扫描温度扫描是一种通过改变样品的温度测量样品的流变特性的方法。
通过改变温度，我们可以研究样品的熔融行为和流变特性的变化。
温度扫描可以用来研究材料在不同温度下的流变行为，为材料的应用提供基础数据。
4. 结果与讨论根据实验所得的数据和经过数据处理分析得到的结果，我们可以得出以下结论：1.样品的流变特性参数：根据超越点法和其他数据处理方法，我们可以得到样品的流变特性参数，如粘度、弹性模量和流变指数等。
塑料加工流变性能
（4）根据实验要求设定温度 ，当达到实验所 设定的温度并稳定10min后，开始进行实验 。先对转矩进行校正，并观察转子是否旋转 ，转子不旋转不能进行下面的实验，当转子 旋转正常时，才可进行下一步实验； （5）物料由加料器投入混合室，放下压料杆 压实物料，开始记录，到预定实验时间停止 记录。实验时注意仔细观察转矩和熔体温度 随时间的变化； （6）当实验结束后，加入少量润滑剂，然后 拆卸清理混合器。
（2）非牛顿流体: 不符合牛顿流动定律,称为 非牛顿流体.通常可以用流动曲线来作判定.
iB PB N y
切变速率
图2 各类流体的流动曲线
S D
切变速率
图3 各类流体的粘度与切变速率的关系
N-牛顿流体;D-切力增稠流体（胀流体）S-切力变稀流体 （假塑性流体）iB-理想的宾汉流体;PB-假塑性宾汉体
流体的类型
（1）牛顿流体: • 低分子流体在流动时流速越大,流动阻力越大, 切 应力与切变速率成正比.
•
切应力 . 粘度
y
dx
+d
F dy
F
x
切变速率
粘度是流体内部反抗这种流动的内摩擦阻力,与分子间的 缠绕程度和分子间的相互作用有关.单位: N· 2, Pa· m/S s
（4）加料速度 • 物料加入混炼室时， 应使用斜槽柱塞加料 器，在尽可能短的时 间内把物料压入混炼 室内。其原因是如果 物料进入时间长短不 同，物料各部分受热 、受剪切的时间就不 同，造成结果波动， 重复性差。
1）宾汉流体(塑性体): 剪切应力小于一定值y,流体不动,当 y时, 才产生牛顿流动. 如牙膏,涂料和泥浆.
y
2）假塑性流体:
流变仪使用方法说明书
流变仪使用方法说明书一、介绍流变仪是一种用于测量物质流变性质的仪器。
它能够通过施加恒定变形速率或恒定剪切应力，来研究材料在外力作用下的变形和流动情况。
本说明书将详细介绍流变仪的使用方法，以及各项操作注意事项。
二、仪器及其部件1. 主机：流变仪的主体部分，包括控制面板、显示屏等。
2. 旋钮：用于调节参数的旋钮，可以调节测试速率、温度等。
3. 容器：用来放置待测试样品的容器，通常为圆柱形。
4. 测量头：安装在主机上方，用于施加应力和测量变形。
三、准备工作1. 环境温度：确保实验室的环境温度稳定，通常为25℃。
2. 样品准备：根据所需测试的物质类型，准备好相应的样品。
样品通常为液态或半固态。
四、使用步骤1. 打开仪器：将流变仪主机接通电源并打开电源开关。
2. 设置参数：通过旋钮选择所需测试参数，如温度、变形速率、剪切应力等。
根据实验需求进行相应的调整。
3. 样品放置：将待测试的样品注入容器，并将容器放置在测量头下方的支架上。
4. 测试开始：按下开始按钮，流变仪将开始施加外力并测量变形。
5. 数据记录：根据实验要求，将测试数据记录下来。
流变仪通常会自动记录并显示在显示屏上。
6. 数据分析：将记录下来的数据进行分析和处理，得到有关物质的流变性质和性能参数。
五、注意事项1. 样品选择：根据实验需要选择适当的样品，避免使用过于粘稠或流动性过大的物质。
2. 清洁保养：使用完毕后，及时清洁仪器，确保仪器的正常运行和长期使用。
3. 安全操作：在操作过程中需注意安全，避免发生意外事故。
在实施测试前需了解仪器的安全操作规程。
六、故障排除1. 如果发现仪器出现故障，请关闭电源并检查电源线是否正常连接。
2. 若仪器显示屏无法正确显示数据，请检查显示屏是否连接良好，并尝试重新启动仪器。
3. 若仪器施加外力时出现异常声响或震动，应立即停止使用，并联系维修人员进行检查和维修。
七、总结本说明书介绍了流变仪的使用方法，通过正确的操作流程和注意事项，可以准确测量物质的流变性质。
聚丙烯流变实验报告
一、实验目的本实验旨在研究聚丙烯（PP）在不同温度、不同剪切速率和不同应变条件下的流变行为，从而了解聚丙烯的粘弹特性及其在不同加工条件下的表现，为聚丙烯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材料在力的作用下变形和流动规律的科学。
聚丙烯作为一种热塑性塑料，其流变行为与其分子结构和加工条件密切相关。
本实验采用流变仪对聚丙烯进行动态剪切实验，通过测量不同剪切速率和应变条件下的应力-应变关系，分析聚丙烯的粘弹特性。
三、实验材料与仪器材料：- 聚丙烯颗粒：分子量约为100万，熔融指数（MFI）约为5 g/10min。
仪器：- 流变仪：Rheometer MCR 302，德国 Anton Paar 公司生产。
- 温度控制器：型号为VarioTherm MCR，德国 Anton Paar 公司生产。
- 恒温水浴：型号为WZK 1000，德国 Anton Paar 公司生产。
四、实验方法1. 样品制备：将聚丙烯颗粒在80℃的干燥箱中干燥2小时，然后使用双螺杆挤出机将干燥后的聚丙烯颗粒熔融挤出成薄膜，最后裁剪成规定尺寸的样品。
2. 实验步骤：a. 将样品放置在流变仪的夹具中，并调整夹具间距，使样品厚度约为1mm。
b. 将样品置于恒温水浴中，待样品温度稳定后，开始实验。
c. 在不同温度下，设置不同的剪切速率和应变，记录应力-应变曲线。
d. 对比不同温度、剪切速率和应变条件下的流变行为。
五、实验结果与分析1. 温度对聚丙烯流变行为的影响从实验结果可以看出，随着温度的升高，聚丙烯的粘度逐渐降低，应力-应变曲线逐渐向右偏移。
这表明，在较高温度下，聚丙烯的流动性较好，有利于加工。
2. 剪切速率对聚丙烯流变行为的影响随着剪切速率的增加，聚丙烯的粘度逐渐降低，应力-应变曲线逐渐向右偏移。
这表明，在较高剪切速率下，聚丙烯的流动性较好，有利于加工。
3. 应变对聚丙烯流变行为的影响在较低应变条件下，聚丙烯的应力-应变曲线呈现线性关系，随着应变的增加，应力-应变曲线逐渐向非线性转变。
实验九塑化性能转矩流变仪的测定
完全塑化时间是材料完全被塑化的时间，可以通过对实验数据的分析得出。
材料性能与配方关系分析
配方对性能的影响
分析实验数据，可以研究不同配方对材料性能的影响，如添加不同的助剂、填充剂等对材料性能的影 响。
材料性能与转矩的关系
分析实验数据，可以研究材料性能与转矩的关系，从而进一步了解材料的流变性能。
掌握塑化性能测试方法
• 通过实验，学生将学习到如何使用转矩流变仪进行塑化性能测试。测试方法包括样品的制备、仪器设定、实验操作和数 据收集等步骤。通过实践操作，学生可以深入理解塑化性能测试的原理和方法。
分析材料性能与配方关系
• 转矩流变仪可以用于研究材料性能与配方之间的关系。实 验中，学生可以通过改变实验条件，如温度、压力和时间 等，来观察这些因素对材料塑化性能的影响。此外，他们 还可以研究不同配方材料之间的性能差异，进一步理解材 料性能与配方之间的关系。
实验九塑化性能转矩流变仪 的测定
2023-11-04
contents
目录
• 实验目的 • 实验原理 • 实验步骤 • 实验数据分析 • 实验结论 • 参考文献
01
实验目的
了解转矩流变仪的原理
• 转矩流变仪是一种用于研究材料在加工过程中力学行为和流 动性能的实验设备。它通过测量材料在旋转或剪切应力作用 下的流动行为，提供关于材料塑化、混炼、熔融和固化过程 的重要信息。
转矩流变仪的应用范围
列举了转矩流变仪在塑料加工、橡胶加工、涂料和油墨等领域 的具体应用案例，说明了其在不同领域中的重要性和应用价值 。
感谢您的观看
THANKS
常见的塑化性能测试方法包括：压缩试验、拉伸试验、冲击试验等。
在本实验中，我们将采用转矩流变仪进行塑化性能测试，通过测量材料在不同温 度和剪切应力下的扭矩和转速变化来评估材料的塑化性能。
流变特性实验报告
一、实验目的1. 了解流变学的基本原理和方法。
2. 掌握流变仪的使用方法。
3. 通过实验研究不同材料在不同条件下的流变特性。
二、实验原理流变学是研究物质在外力作用下变形和流动的科学。
流变特性实验主要研究材料在剪切应力、剪切速率、温度等条件下的黏度、弹性模量、屈服应力等参数。
本实验采用流变仪对材料进行测试，通过改变实验条件，分析材料的流变特性。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：流变仪、恒温水浴、电子天平、剪刀、玻璃棒等。
2. 实验材料：聚合物溶液、固体样品、水等。
四、实验步骤1. 准备实验材料：根据实验要求，配制不同浓度的聚合物溶液，准备固体样品。
2. 设置实验参数：根据实验目的，设定剪切速率、温度等参数。
3. 样品处理：将固体样品切割成所需形状，聚合物溶液用玻璃棒搅拌均匀。
4. 流变测试：将样品放入流变仪，根据设定的参数进行测试。
5. 数据处理：记录实验数据，进行数据分析。
五、实验结果与分析1. 聚合物溶液的流变特性（1）剪切速率对黏度的影响：随着剪切速率的增加，聚合物溶液的黏度逐渐降低。
在低剪切速率下，黏度降低幅度较大；在高剪切速率下，黏度降低幅度较小。
（2）温度对黏度的影响：随着温度的升高，聚合物溶液的黏度逐渐降低。
在较高温度下，黏度降低幅度较大。
2. 固体样品的流变特性（1）剪切应力对弹性模量的影响：随着剪切应力的增加，固体样品的弹性模量逐渐增大。
在低剪切应力下，弹性模量增大幅度较大；在高剪切应力下，弹性模量增大幅度较小。
（2）温度对弹性模量的影响：随着温度的升高，固体样品的弹性模量逐渐降低。
在较高温度下，弹性模量降低幅度较大。
六、实验结论1. 聚合物溶液的流变特性受剪切速率和温度的影响较大，剪切速率和温度的升高均会导致黏度的降低。
2. 固体样品的流变特性受剪切应力和温度的影响较大，剪切应力和温度的升高均会导致弹性模量的增大。
七、实验讨论1. 实验过程中，剪切速率和温度的设定对实验结果有较大影响，需根据实验目的合理设置。
实验九塑化性能转矩流变仪的测定
结果分析
扭矩对塑化性能的影响
在实验过程中，随着扭矩的增加，塑化效 率逐渐提高。这表明，扭矩对塑化性能具 有重要影响。高扭矩能够提供更大的剪切 力，从而促进材料塑化。
VS
温度对塑化性能的影响
实验过程中，随着温度的升高，塑化效率 逐渐提高。这是因为高温能够降低材料的 粘度，提高分子运动速度，从而促进材料 塑化。然而，过高的温度可能导致材料分 解，降低塑化效率。因此，选择合适的温 度对获得最佳塑化性能至关重要。
THANK YOU.
将样品杯放入仪器中，设置加热、 转矩和流变等参数，启动仪器进行 实验。
数据记录与分析
记录实验过程中转矩、温度和时间 等数据，分析塑料材料的塑化性能 。
03
实验设备与材料
实验设备：塑化性能转矩流变仪
结构
该设备通常由加热/冷却系统、转 矩测量系统、温度控制系统和数 据采集分析系统组成。
功能
用于研究塑料粒子的塑化性能， 包括在不同温度、转矩和时间条 件下的变化情况。
局限性
塑化性能转矩流变仪测定只能评估塑料材料的塑化性能，而不能全面地评估材料 的综合性能。因此，需要结合其他实验方法来全面地评估塑料材料的性能。
02
实验原理
塑化性能转矩流变仪的构造与工作原理
构造
塑化性能转矩流变仪主要由加热系统、转矩测量系统、流变 测量系统和控制系统组成。
工作原理
塑化性能转矩流变仪基于物料在热、机械力作用下会表现出 特定的流变特性，通过控制温度、时间和剪切速率等参数， 测量物料在转矩流变仪中表现出的塑性粘度、弹性粘度等流 变性能。
本实验中使用的塑化剂种类和用量相 对较少，未来研究可以尝试使用更多 类型的塑化剂，并研究不同用量对塑 化性能的影响。
流变学实验-1转矩流变仪应用试验
流变学实验-1转矩流变仪应用试验转矩流变试验胡圣飞编一、试验原理及目的高分子材料的成型过程，如塑料的压制、压延、挤出、注射等工艺，化纤抽丝，橡胶加工等过程，都是利用高分子材料熔体进行的。
熔体受力作用，不但表现有流动和变形、而且这种流动和变形行为强烈地依赖于材料结构和外界条件，高分子材料的这种性质称为流变行为（即流变性）。
测定高聚物熔体流变性质，根据施力方式不同，有多种类型的仪器，转矩流变仪是其中的一种。
它由微机控制系统、混合装置（挤出机、混炼器）等组成。
测量时，测试物料放入混合装置中，动力系统驱使混合装置的混合元件（螺杆、转子）转动，微处理机按照测试条件给予给定值、保证转矩流变仪在实验控制条件下工作。
物料受混合元件的混炼、剪切作用以及摩擦热、外部加热作用，发生一系列的物理、化学变化。
在不同的变化状态下，测试出物料对转动元件产生的阻力转矩、物料热量、压力等参数。
其后，微处理机再将物料的时间、转矩、熔体温度、熔体压力、转速、流速等测量数据进行处理，得出图、表形式的实验结果。
利用转矩流变仪不同的转子结构、螺杆数、螺杆结构、挤出模具以及辅机，可以测量高分子材料在凝胶、熔融、交联、固化、发泡、分解等作用状态下的转矩—温度时间曲线，表观粘度—剪切应力（或剪切速率）曲线，了解成型加工过程中的流变行为及其规律。
还可以对不同塑料的挤出成型过程进行研究，探索原材料与成型工艺、设备间的影响关系。
总之，对于成型工艺的合理选择，正确操作，优化控制，获得优质、高产、低耗制品以及为制造成型工艺装备提供必要的设计参数等，都有非常重要的意义。
高分子材料的流变性除受高聚物结构及有关复合物组成的影响外，采用混合器测量流变性质时的实验条件也是十分重要的影响因素。
二、试验用原材料硬质PVC粒状复合物或混配物PVC 100 60 56.52174ACR丙烯酸酯共聚物 4 2.4 2.26CPE氯化聚乙烯 6 3.6 3.39钙锌复合稳定剂 4.5 2.7 2.54硬脂酸0.5 0.3 0.2869 64.99174三、主要仪器设备RM-200C转矩流变仪，主要分三部分：主机、电气控制柜、混合或挤出装置。
塑料材料的流变实验与流变参数拟合
( 6)
因为表观剪切速率仅是牛顿流体在管壁处的剪切 速率 ,并不代表熔体的真实流动情况 ,需对 ( 4 ) - ( 6 ) 式 进行修正 : γ= 3 n + 1 γ 4n a η= 4 n η 粘度 3n +1 a 式中 n — 材料的非牛顿指数 剪切速率
( 7) ( 8)
η 0 = D1 e
在曲线拟合方面与传统的优化方法ga具有以下特点ga算法不存在初值问ga同时搜索解空间内的许多点因而可以有效地防止搜索过程收敛于局部最优解更易于求得全局最优解ga在解空间内搜索时是一种启发式的搜索其搜索效率优于其它优化方法ga对函数的限制很少函数可是数学表达方式也可是映射矩阵甚至可以是神经网络因而ga的应用范围极广211基因遗传算法假定一个待优化的目标函数的唯一要求是它必须有定义算法的任务便是寻找最接近优化目标的一组自变量值
过程实质是离散的过程 。若将 ( 9 ) 式的解空间看成是 一个物种的群体 , 那么将每个自变量的编码联成一个 二进制代码串 ,便可看成是该物种群体中的一个个体 , 这个串称为该个体具有遗传特性的基因码链 。 每个个体的码链由计算机随机产生 。一定数量
( N ) 的个体便构成最原始物种的群体 。这一群体也代
在注射成型 CA E 软件中 , 塑料材料的性能参数 ( 流变性 、 压缩性等) 十分重要 , 不同的性能参数将导致 完全不同的模拟结果 。同时 , 塑料材料的性能又因品 种、 牌号 、 生产厂家 、 甚至批次不同而差异较大 。因此 , 获得所用材料准确的性能参数是使用 CA E 软件的前 提条件 。其中 , 材料的流变参数主要是确定聚合物的 粘度与熔体压力 、 温度 、 剪切速率之间的定量关系 , 它 表征了塑料熔体基本的流动性能 , 是注射成型模拟中 一个非常重要的参量 。华中科技大学模具技术国家重 点实验室与青岛海尔模具有限公司对海尔集团常用的 塑料材料进行了流变实验和流变参数拟合 , 并将所得 到的流变参数应用到 CA E 软件中 , 取得了很好的效 果。 在注射成型 CA E 中 , 粘度的数学模型采用的是 [ 1 ,2 ] Cross - Arrhenius 模型或 Cross - WL F 模型 : η=
塑料熔体流变性(毛细管流变仪)
塑料熔体流变性（毛细管流变仪）（参考GB/T 16582——1996部分结晶聚合物熔点试验方法毛细管法）塑料熔体流变性有多种测定方法，通常随使用的仪器类型而不同，用于测量流变性能的仪器一般称为流变仪，有时又叫粘度计。
在测定和研究塑料熔体流变性的各种仪器中，毛细管流变仪是一种常用的较为合适的实验仪器，它具有多种功能和宽广范围的剪切速率容量。
毛细管流变仪即可以测定塑料熔体在毛细管中的剪切应力和剪切速率的关系，又可以根据挤出物的直径和外观或在恒定应力下通过改变毛细管的长径比来研究熔体的弹性和不稳定流动（包括熔体破裂）现象。
从而测其加工行为，作为选择复合物配方、寻求最佳成型工艺条件和控制产品质量的依据；或者为辅助成型模具和塑料机械设计提供基本数据。
一、实验目的1、掌握塑料熔体流变性的测试原理；2、了解转矩流变仪的操作方法；二、实验原理毛细管流变仪测试的基本原理是：设定一个无限长的圆形毛细管中，塑料熔体在管中的流动为一种不可压缩的粘性流体的稳定层流流动；由于流体具有粘性，它必然受到来自管壁与流体方向相反的作用力。
通过粘滞阻力应与推动力相平衡等流体力学过程原理的推导，可得到管壁处的剪切应力和剪切速率与压力、熔体流速的关系如下：材料流经毛细管时的剪切应力为：τ=R·⊿P/2L （1）其中 R—毛细管的内半径，这里 R=0.635 mm⊿P—材料流经毛细管的压力差kg/cm2L—毛细管的长度，例如选择长径比为30：1的毛细管，L=38.1mm 剪切速率为：=4Q/πR3 (2)其中 Q—挤出流量cm3/s由此，在温度和毛细管长径比（L/2R）一定的条件下，测定不同的压力下塑料熔体通过毛细管的流动速率Q，由流动速率和毛细管两端的压力差⊿P，可计算出相应的剪切应力和剪切速率，将一组对应的τ和在对数座标纸上绘制流动曲线，即可求得非牛顿指数（n）和熔体的表观粘度（ηa）；改变温度或改变毛细管长径比，则可得到代表粘度对温度依赖性的粘流活化能；以及离模膨胀比等表征流变特性的物理参数。
EVA发泡塑料流变性能的实验
第31卷 第6期华侨大学学报(自然科学版)Vol.31 No.6 2010年11月Journal of Huaqiao University(Natural Science)Nov.2010 文章编号: 100025013(2010)0620601205EVA发泡塑料流变性能的实验许建文,刘斌,顾永华(华侨大学机电及自动化学院,福建泉州362021)摘要: 结合有交互作用的正交试验,在不同口模温度及转速组合下,测量EVA(聚乙烯2醋酸乙烯共聚物)发泡塑料表观粘度.测量结果表明,转速对EVA发泡塑料表观粘度的影响程度大于温度的影响程度,且温度与转速之间的交互作用对表观粘度的影响程度较小.结合挤出的发泡制品的密度及表面质量,选取优化的工艺参数组合为基准,研究单因素对发泡塑料表观粘度的影响规律.实验结果显示,在转速不变的情况下,随着温度的升高,EVA发泡塑料的表观粘度先减小后增加,最后再减小;在温度不变的情况下,随着转速的增加,表观粘度减小.关键词: EVA发泡塑料;流变性能;正交实验;表观粘度;优化中图分类号: TQ325.106.6文献标识码: A聚合物的流变性不但与材料的粘度和弹性有关,还与材料的分子结构、分子质量和分子质量的分布有关1它与各种因素的关系是高分子材料成型加工中最基本的工艺参数,对原料的选择和使用、成型最优工艺条件的确定、成型设备和模具的设计,以及提高制品的质量都有重要的作用[1Ο2].在高分子材料流变性能的研究中,粘度是描述高分子材料熔体流动行为最重要的量度.转矩流变仪具有实验过程中不受外界的影响,实验结果重现性好、准确度高,只需要很少的样品即可在实验室里模拟实际生产工艺条件等优点[3Ο4].本文利用转矩流变仪测量EVA(聚乙烯2醋酸乙烯共聚物)发泡塑料的表观粘度,研究单因素对EVA发泡塑料表观粘度的影响规律.1 粘度计算公式Kraynik[5]研究含有发泡剂的塑料熔体的挤出过程,建立了发泡塑料熔体通过口模流道时出现气泡的位置及其影响因素相互关系的数学模型.带发泡剂的塑料熔体在口模平直流道中的流动过程,可以分为进口段、稳定段和出口段1塑料熔体相变图,如图1所示;塑料熔体压力曲线,如图2所示.由图2可知,进口段受进口效应的影响,熔体压力曲线偏离直线,且进口效应比不含发泡剂的塑料图1 塑料熔体相变图图2 塑料熔体压力曲线Fig.1 Phase2change map of plastic melt Fig.2 Pressure curve of plastic melt 收稿日期: 2009205217 通信作者: 刘斌(19722),男,副教授,主要从事聚合物材料模塑成型的研究.E2mail:mold_bin@. 基金项目: 福建省自然科学基金资助项目(E0810040);福建省青年创新基金资助项目(2004J033)熔体要大.稳定段的压力曲线是直线,压力梯度不变,流动是稳定的、充分发展的,其粘度的计算式为ηap =τaw ap , τaw =ΔP ΔL ・R 2, γap =4Q πR 3(1)式(1)中:ηap 为熔体的表观粘度;τaw 为熔体在流道壁面处的表观剪切应力; γap 为熔体的表观剪切速率;ΔP 为在流道长度为ΔL 区段内的压力降;R 为管形流道的半径;Q 为熔体在流道中的体积流率.在出口段,由于熔体中出现气泡,发生相变,从单一的液相变为气液混合相,而且气相的比例不断地增长,熔体粘度发生连续变化,压力曲线偏离直线,压力梯度不再是常数.所以,进口段和出口段不能用式(1)进行计算.为简化计算,试验不考虑口模的进口段和出口段的表观粘度问题.2 粘度的测量2.1 实验原理在RM200A 型转矩流变仪的单螺杆挤出装置上配一个毛细管口模,出口处的压力传感器测定压力.然后,在限定的时间内测定挤出熔体的质量,由此分别计算出口模的进出口压力差(ΔP )和流量(Q ).熔体的表现粘度为η=Rg ΔP/2L4Q/πR31(2)式(2)中:R ,L 分别为毛细管口模半径和长度(cm );ΔP 为进口压力差;Q 为熔体流量(cm 3・s -1).2.2 实验方案选取口模温度与转速做有交互作用的正交实验,将长径比为10∶1的毛细管口模挤出装置安装在图3 挤出机平台加热区顺序示意图Fig.3 Schematic of the heating region order of extruder platform主机上,测量EVA 发泡塑料的表观粘度.流变仪挤出机平台的温度设定分为4个区域,即θ1,θ2,θ3及θ4,如图3所示1图3中:θ1,θ2,θ3的温度设为固定,分别为90,125,150℃;θ4区为挤出口模的温度.3 结果与讨论3.1 数据处理3.1.1 流量的计算 实验测定的数据有流量与压力1流量可通过截取一段时间内的挤出料量,称量并计算相应的流量1由于在不同条件下,发泡塑料发气量的不同,引起密度的不同,从而引起流量的不同,因此应测量每次挤出时的密度[6].3.1.2 压力数据处理 测量数据包含随机误差和系统误差是正常的,只要误差值不超出允许范围,所得的结果应接受.但是,粗大误差超出了正常的误差范围,对测量结果造成歪曲,应剔除不用.采用莱以特准则[7]来判断实验中的压力数值中的异常数据1其原理是,对某量进行n 次等精度的重复测量,得数据x 1,x 2,…,x n ;若某一数据x k 相应的残差v k 满足|v k |=|x k - x |>3s的条件,则认为x k 含粗大误差,属异常数据,应剔除1其中: x 为算术平均值;s 为测量标准差的估计量.在剔除完异常数据后,即求新数据的平均值,得到不同组合条件下的压力值1以温度为175℃,转速为20r ・min -1时的压力为例,记录了112个时刻时的压力值,如图4所示1将这些数据作为x 矩阵输入到MA TLAB 中,计算数据的算术平均值与标准差;然后,计算每个数值与该组数值的算术平均值差的绝对值1如果此数值在允许的误差范围内,则放进新的数据矩阵;否则,进入下个数据的判断选择1待所有的数据判断完成后,求新的数据矩阵,即以在允许误差范围内的压力值构成的矩阵的平均值作为此条件下的压力值.在毛细管挤出口模半径R 为2/2mm ,长度L 为20mm 时,利用式(1),(2)计算不同组合条件下挤出发泡制品的参数,如表1所示1表1中:θ,ω,Q ,P ,ρ,τ, γ,η分别表示为挤出口模温度、转速、流量、压206华侨大学学报(自然科学版) 2010年力、密度、剪切应力、剪切速率与表观粘度1图4 不同时刻的压力图Fig.4 Pressure picture at different time表1 不同组合条件下挤出发泡制品的参数计算值Tab.1 Parameters ’calculation value of extrusion foam products under different compages conditions序号θ/℃ω/r ・min -1Q /g ・min -1P /MPaρ/g ・cm -3τ/kPa γ/s -1η/Pa ・s 11702011.9118.1040.828202.600305.420663.35021703018.7028.8280.826220.700480.714459.10831704024.6919.7590.826243.975634.655384.42141705030.00610.3360.758258.400840.462307.45051752012.3069.0000.838225.000311.783717.40961753018.9699.5140.807237.850499.057476.59971754024.42210.6730.822266.825630.795422.99881755029.36910.2530.781256.325798.394321.0519*******.0089.3760.820234.400310.911753.914101803018.82810.1000.800252.500499.682505.322111804024.3539.8740.798246.850647.931380.982121805029.97710.7860.802269.650793.584339.788131852011.7979.4070.807235.175310.368757.729141853018.63910.2820.835257.050473.931542.378151854024.78010.6740.781266.850673.642396.130161855029.59010.6070.782265.175803.373330.0773.2 结果分析使用田口实验设计法中的变量分析(ANOVA ),可以计算出各个工艺参数对表观粘度与密度的影响次序和优化的工艺参数组合[8].对实验结果进行直观分析,即将各工艺参数在4个水平下的表观粘度及密度的平均计算,有m =1n∑ni =1x i1(3)式(3)中:m 为工艺参数在某水平下的平均值;n 为该水平下出现的次数;x i 为工艺参数在此水平下的表观粘度或密度.然后,由各工艺参数最大平均值和最小平均值之差计算出极差R ,结果如表2所示.表2 表观粘度和密度直观分析表Tab.2 Direct analysis table of apparent viscosity and density因素水平表观粘度 温度 转速 交互作用密度 温度 转速 交互作用均值1453.582723.101462.7520.8090.8230.804均值2484.514495.852478.1090.8120.8170.812均值3495.001396.133500.4410.8050.8070.816均值4505.579324.591498.3750.8010.7810.797R51.997398.51037.6890.0110.0420.019排序213312306第6期 许建文,等:EVA 发泡塑料流变性能的实验406华侨大学学报(自然科学版) 2010年 通过以上的分析,可以得到如下2点结论1(1)由极差的大小可直观得出各工艺参数对表观粘度的影响次序由大到小,即转速、温度,以及转速和温度的交互作用1其中,转速对表观粘度的影响较为显著,温度与两者之间的交互作用的影响则较小,可见转速和温度的交互作用可以忽略不计;各工艺参数对密度的影响的大到小次序:转速、转速和温度的交互作用、温度,总体上对密度的影响很小.(2)在考察的工艺参数水平上,转速在20r・min-1时,发泡塑料的表观粘度较大,挤出制品的表面质量较差,密度较大;在转速超过50r・min-1时,制品密度虽小,但由于表观粘度较低,发泡剂分解产生的气体从熔体中挥发,发泡效果不好1因此,转速选择范围为30～40r・min-1,这里选取30r・min-1;温度在170～185℃挤出制品的密度相差不多,表面质量较好,选取温度为175℃.4 单因素对EVA发泡塑料表观粘度的影响4.1 温度在转速为30r・min-1下,研究不同挤出口模温度的EVA发泡塑料表观粘度的变化情况,结果如表3所示.由表3可以看出,在170℃以前,EVA发泡塑料的表观粘度,随着温度的升高而降低1究其原因是,EVA发泡塑料没有达到发泡剂与交联剂的最佳分解温度,发泡剂与交联剂分解不完全1随着温度的升高,与一般的热塑性塑料一样,粘度下降1在170～185℃之间,随着温度的升高,表观粘度增加1与一般的热塑性塑料的表观粘度随着温度的升高而减小不同,对于EVA发泡塑料,随着温度的升高,其表观粘度有一定程度的增加.一方面,随着温度的升高,发泡剂分解放出气体,同时放出大量的热,造成熔体局部过热,使得温度上升,熔体表观粘度下降;另一方面,交联剂使EVA发泡塑料发生交联反应,使得发泡塑料的分子结构由线型转变为网型或体型的分子结构,从而使其表观粘度增加;交联剂使发泡塑料粘度增加的作用大于发泡剂使其表观粘度降低的作用,从而使发泡塑料随着温度的升高表观粘度出现增加的情况.超过185℃,表观粘度则是降低的趋势.这是因为,表观粘度是随着温度的升高而降低,此时,发泡剂的分解速度大大大于交联剂的分解速度,使得粘度降低.对于密度,随着温度的升高,在180℃时降到最小,而后随着温度的变化而出现变动.故选择温度为180℃.表3 不同温度下的EVA发泡塑料表观粘度的变化情况Tab.3 Variations of EVA foam’s apparent viscosity under different temperaturesθ/℃Q/g・min-1P/MPaρ/g・cm-3τ/kPaγ/s-1η/Pa・s 16018.7528.9710.905224.275439.924509.803 16518.4369.0680.867226.700451.468502.140 17018.7028.8280.826220.700480.714459.108 17518.9699.5140.807237.850499.057476.599 18018.82810.1000.800252.500499.682505.322 18518.63910.2820.835257.050473.931542.378 19018.6589.8650.830246.625477.272516.739 19518.9599.9480.824248.700488.503509.1064.2 转速在挤出口模温度为175℃时,研究不同转速的EVA发泡塑料表观粘度的变化情况,结果如表4所示.由表4可以看出,随着转速的升高,流量的增加使得EVA发泡塑料熔体的剪切速率升高,同时剪切应力有一定程度的增加1在转速增加到50r・min-1时,此时的剪切应力相对于之前有一定的下降,总体是处于上升趋势1但是,由于转速增加的幅度小于剪切速率升高的幅度,从而使得EVA发泡塑料的表观粘度降低.密度则随着转速的升高在30r・min-1时达到最小,而后出现波动情况.转速在30r・min-1以前,螺杆转速较小,物料在机筒内的滞留时间较长,发泡剂分解程度大,容易出现气体逸出或并泡现象,使泡孔数目减少,泡孔结构较差,密度大,挤出制品的表面质量比较差;螺杆转速较大时,物料滞留时间较小,发泡剂分解程度小,发气量不足1另外,转速太快时,将使塑化不均匀而造成一部分气体逸出,从而产品密度将增大.因而,最佳转速为30～40r ・min -1,选择30r ・min -1.表4 不同转速下的EVA 发泡塑料表观粘度的变化情况Tab.4 Variations of EVA foam ’s apparent viscosity under different speedsθ/℃Q /g ・min -1P /MPaρ/g ・cm -3τ/kPa γ/s -1η/Pa ・s 106.3537.7970.885194.925152.4101278.9482012.3069.0130.838225.325311.783722.6993018.9699.5140.807237.850499.057476.5994024.42210.6730.822266.825630.795422.9985029.36910.2530.781256.325798.394321.0516037.48610.4900.809262.250983.784266.5735 结束语结合带有交互作用的正交实验,研究不同温度及转速组合下的EVA 发泡塑料的表观粘度1以较好的工艺参数为基准,研究单因素对EVA 发泡塑料粘度的变化规律1随着温度的升高,EVA 发泡塑料的表观粘度先减小后增加最后减小;随着转速的增加,表观粘度则减小.参考文献:[1] 周彦豪.聚合物加工流变学原理[M ].西安:西安交通大学出版社,1985.[2] 吴大诚.高聚物加工流变学[M ].四川:成都科技大学出版社,1994.[3] 李玉宝,宣超.转矩流变仪系列实验设备在PVC 加工中的应用[J ].聚氯乙烯,2004(5):21Ο241[4] 李迎,陈亭.用于聚合物流变性测量的智能转矩流变仪的研制[J ].聚氯乙烯,2004(3):40Ο421[5] KRA YN IK A M.Rheological aspects of thermoplastic foam extrusion[J ].Polymer Eng Sci ,1981,21(2):80Ο851[6] 张贤达,沈晨中.关于用浸渍法测试塑料密度的问题和改进意见[J ].理化检验:物理分册,2004,40(8):402Ο4031[7] 丁振良.误差理论与数据处理[M ].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2002.[8] 王利霞,张娜,申长雨,等.应用Taguchi 实验设计法最小化注塑成型制品沉降斑[J ].塑料工业,2004,32(4):26Ο281Experiments of the Rheological Characteristics of EVA FoamXU Jian Οwen ,L IU Bin ,GU Y ong Οhua(College of Mechanical Engineering and Automation ,Huaqiao University ,Quanzhou 362021,China )Abstract : Combined with orthogonal experiment considering interaction ,EVA foam ’s apparent viscosity is measured under different compages of temperature and speed.It can be concluded f rom the results that the degree of speed ’s effect on apparent viscosity is greater than that of temperature ’s ,and that of interaction ’s between temperature and speed is bined with foam products ’density and surface quality after extrusion ,the compages of optimum process pa 2rameters are selected to investigate the influence of each single factor on foam ’s apparent viscosity.Experimental results have shown that ,when speed remains unchanged ,with temperature increasing ,EVA foam ’s apparent viscosity decreases first ,then increases and finally reduces ;when temperature remains unchanged ,with speed increasing ,apparent viscosity reduces.K eyw ords : EVA foam ;rheological characteristics ;orthogonal experiment ;apparent viscosity ;optimum(责任编辑:黄仲一 英文审校:郑亚青)506第6期 许建文,等:EVA 发泡塑料流变性能的实验。
使用流变仪的实验流程
使用流变仪的实验流程实验前准备在进行流变仪实验之前，需要做一些准备工作，以确保实验的顺利进行。
以下是实验前的准备步骤：1.仪器准备–检查流变仪是否正常工作，确保所有的仪器零件齐全。
–预热流变仪至实验所需的温度。
–校准流变仪的测量范围和灵敏度。
2.样品准备–准备所需的样品，并注意样品浓度和纯度要符合实验要求。
–保持样品处于室温下，避免样品的温度变化会影响实验结果。
实验步骤一旦准备工作完成，就可以开始进行流变仪实验了。
以下是使用流变仪的实验步骤：1.安装样品–打开流变仪的样品槽，并确保样品槽内没有任何杂质。
–将准备好的样品轻轻注入样品槽中，避免产生气泡。
2.选择程序–根据实验的具体要求，在流变仪上选择适当的测试程序。
–设置实验参数，如温度、转速等，以符合实验要求。
3.开始测试–点击流变仪上的开始按钮，启动测试程序。
–流变仪会自动进行测试，并记录样品的流变特性数据。
4.分析结果–实验结束后，流变仪会生成一份结果报告，包括样品的流变性质曲线图等。
–通过分析结果，可以获得样品的流变特性，如粘度、弹性模量等。
5.清洁仪器–流变仪实验完成后，及时清洁仪器，以避免样品残留导致下次实验的污染。
–清洗流变仪的样品槽和相关零件，确保仪器的使用寿命和准确性。
实验注意事项在进行流变仪实验时，需要注意一些事项，以确保实验的准确性和安全性。
以下是实验中的注意事项：•严格按照实验操作规程进行操作，避免出现误操作导致实验失败或仪器损坏。
•样品的准备和处理需要注意避免产生气泡，以避免干扰实验数据的准确性。
•操作过程中保持实验环境的稳定性，避免出现影响实验结果的外部因素。
•实验结束后，要及时清洁仪器，避免样品残留对下次实验的影响。
结论流变仪的使用流程包括实验前的准备工作、实验步骤、实验注意事项等内容。
通过正确使用流变仪，可以获得样品的流变特性数据，并为相关实验和研究提供支持和参考。
在进行流变仪实验时，需要注意操作规程，保持样品的稳定性，以确保实验结果的准确性和可靠性。
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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。
本实验采用转矩流变仪及单螺杆挤出机和毛细管口模进行测试。
所测的聚合物在单螺杆挤出机中熔融塑化后通过毛细管口模挤出。
聚合物熔体通过毛细管口模时，由安装在毛细管口模入口处的压力传感器和热电偶测出熔体的压力和温度，并由微机记录处理。
三、仪器与样品
1．仪器
（1）XSS-30 微机控制转矩流变仪，包括驱动主机、计算机控制处理系统、单螺杆挤出机。
（2）毛细管流变口模，
（3）精密天平、计时器、卡尺等。
2．试样: HDPE颗粒。
四、准备工作
1．了解转矩流变仪的工作原理、技术规格和操作使用规程等。
2．将单螺杆挤出机安装在转矩流变仪的主机上，把毛细管口模安装在挤出机上。
3．将压力传感器、测温热电偶连接在挤出机和毛细管口模上。
4．样品准备，干燥树脂样品，可用烘箱加热干燥。
五、实验步骤
1．开启转矩流变仪驱动主机和控制系统，按实验要求输入相关实验参数。
2．对单螺杆挤出机进行加热，达到设定的温度时，恒温10～15min，校正流变仪系统和压力传感器。
3．启动单螺杆挤出机，选定不同的螺杆转速，待螺杆转速稳定后，加料挤出，当挤出达到稳定后，由计算机控制处理系统开始记录实验数据。
选择不同的间隔时间取样，测试聚合物熔体的质量流率（g/min）。
4．在同一温度下，调节不同的螺杆转速，重复上述实验操作。
螺杆转速在10～50r/min 范围，以5r/min 之差递增进行实验。
6．实验结束后，将数据贮存在计算机控制处理系统中进行处理。
清理挤出机、毛细管口模，关闭仪器。
六、数据处理
1．转矩流变仪可自动进行测量数据的贮存、记录、绘制曲
线。
输入相应的数据，最后可打印输出各转速下的压力降、剪切速率、剪切应力、表观粘度等参数，并作出τ－γ、ηa－γ曲线图。
2．测量各转速下聚合物熔体的质量流率M（g/min），计算聚合物熔体流率Q（cm3/s）：Q =M/60ρm
式中M－熔体质量流率，g/min；ρm－样品的熔体密度，g/cm3。
3．根据在恒定温度和毛细管长径比下测得的压力降ΔP、按式9－4 计算的Q、毛细管半径R和毛细管长度L，按式9－1、9－2 和9－3 计算各转速下的剪切应力τ、剪切速率γ&和熔体表观粘度ηa。
4．将对应的τ和γ在双对数坐标上绘制τ－γ流动曲线图，在γ不大的范围得一直线，其斜率即为非牛顿指数n。
5．由n 进行非牛顿改正可得到毛细管的真实剪切速率γz ：
γz =(3n +1)/ 4nγ
6．在恒定温度下测得不同长径比L/D毛细管的压力降ΔP对γ作图，再在恒定γ下绘制ΔP－L/D图，将其所得直线外推与L/D轴相交，该L/D轴上的截距e即为Bagley改正因子，计算毛细管的真实剪切应力σz：σz=ΔP/(L/ R + e)
7．在不同温度下测量聚合物熔体表观粘度ηa，绘制lnηa－1/T关系图，在一定范围内为一直线，其斜率即可表征熔体的粘流活化能Eη。
8．测量挤出物（单丝）冷却后的直径Ds，计算离模膨胀比B：
B =Ds/D
式中D－毛细管的直径，mm。
七、思考题
举例说明转矩流变仪在实际科研生产中有哪些应用。