用旋转粘度计测定聚合物溶液的粘度

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80℃、100℃)下，从恩氏粘度计流出 200 毫升试样所需的时间与蒸馏水在 20℃流出 相同体积所需要的时间(秒)之比。恩氏粘度用符号 Et 表示，恩氏粘度的单位为条件 度。 ②赛氏粘度，即赛波特(sagbolt)粘度。是一定量的试样，在规定温度下从赛氏 粘度计流出 200 毫升所需的秒数，以“秒”单位。赛氏粘度又分为赛氏通用粘度和 赛氏重油粘度(或赛氏弗罗(Furol)粘度)两种。 ③雷氏粘度即雷德乌德(Redwood)粘 度。 是一定量的试样， 在规定温度下， 从雷氏度计流出 50 毫升所需的秒数， 以 “秒” 为单位。雷氏粘度又分为雷氏 1 号(Rt 表示)和雷氏 2 号(用 RAt 表示)两种。 上述三种条件粘度测定法，在欧美各国常用，我国除采用恩氏粘度计测定深色 润滑油及残渣油外，其余两种粘度计很少使用。三种条件粘度表示方法和单位各不 相同， 但它们之间的关系可通过图表进行换算。 同时恩氏粘度与运动粘度也可换算， 这样就方便灵活得多了。 动力粘度单位换算： 1 厘泊(1cP)=1 毫帕斯卡 .秒 (1mPa.s) 100 厘泊(100cP)=1 泊 (1P) 1000 毫帕斯卡.秒 (1000mPa.s)=1 帕斯卡 .秒 (1Pa.s) cst:厘斯 mm2/s:每秒平方毫米 1mm2/s=1cst 动力粘度与运动粘度的换算 η=ν. ρ 式中 η－－- 试样动力粘度(mPa.s) ν－－- 试样运动粘度(mm2/s) ρ－－- 与测量运动粘度相同温度下试样的密度(g/cm3) 常见粘度的例子： 水的粘度： 1 常温下家里炒菜的食用油的粘度： ~100 洗发香波的粘度： ~4000 沥青的粘度： 200000 （约为 20 万）
三、实验样品和仪器设备
(1) 测试样品： 硅油和其他未知样品 (2) 仪器设备 NDJ-5S 型和 DV-1 型数字式旋转式粘度计
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四、实验步骤
以硅油粘度的测试为例： ①将选用的转子旋入连接螺杆。 ②开机，步进电机开始工作。 ③输入选用转子号，当屏幕显示为所选用转子号时，即完成输入。 ④选择转速：按 TAB 键将闪烁数位分别设置好，按转速键确认。 ⑤量筒内加入 8ml 硅油，装在量筒调节座上并用螺钉固定，旋动升降架旋钮， 使粘度计缓慢下降， 转子逐渐浸入被测液体中， 直至液面正好在转子的液面标记处。 ⑥调整粘度计及量筒调节座上水平，使连接螺杆在量筒的中心位置。 ⑦按下测量键， 适当时间后即可测得当前转子、 转速下的粘度值和百分计标度。 分别测试转速为 6RPM、12RPM、30RPM 时的粘度值（单位 cP，1cP=1mP.s）判断 被测样品的性质（牛顿流体还是非牛顿流体） ，按“选择显示”键切换成剪切应力 2 （SS，单位为 dyne/cm ）和剪切速率（SR，单位为 1/秒）记录每次对应的剪切应力 和剪切速率数值，用剪切应力对剪切速率做图，做出被测样品的流动曲线图。每次 测量的百分计标度必须在 20%-90%之间，粘度值才为正常值。每测完一个数据后， 用复位键停止，再设置成下一个转速测试。 ⑧对未知粘度样品，选择转子和转速时应根据百分计标度来判断转子和转速选 择的合理性。通常高粘度样品选择小体积（4、3 号转子）和慢转速，低粘度样品选 择大体积（1、2 号转子）和快转速。当估计不出被测样品的大致粘度时，应先设定 为较高粘度，试用小体积和慢转速再到大体积快转速，每次测量根据百分计标度是 否在 20%-90%之间，判断选择的合理性。
一、实验目的：
1. 掌握粘度的概念，了解粘度的测量的意义。 1．学会使用 NDJ-5S 型或 DV-1 型数字式旋转粘度计。 2．测试恒温条件下不同转速时的粘度值，判断流体的性质，
二、实验原理：
1.牛顿流体和非牛顿流体的粘度 相距为 dy 的两薄层流体，下层静止，上层有一剪切力 F，使其产生一速度 du。 由于流体间有内摩擦力影响，使下层流体比紧帖的上一层流体的流速稍慢一些，至 静止处流体的速度为零，其流速变化呈线性，形成一速度梯度 du/dy，称之为剪切 速率。根据牛顿粘性定律，施于运动面上的剪切应力 τ 与速度梯度 du/dy 成正比。 即：
F / A
du dy
式中，du/dy 为剪切速率，用 γ 表示；η 为比例常数，称为粘度系数，简称粘度。上 式可简写为： τ=ηγ 以剪切应力 τ 对剪切速率 γ 作图，所得图线称为剪切流动曲线，简称流动曲线。 （1） 牛顿流体的流动曲线是通过坐标原点的一直线， 其斜率即粘度， 即牛顿流体 的剪切应力与剪切速率完全服从牛顿粘性定律。如水、酒精、醇类等属牛顿 流体 （2） 非牛顿流体的流动曲线不是直线或虽为直线但不通过坐标原点， 粘度随剪切 速率的改变而改变，这时粘度称为表观粘度。聚合物浓溶液、熔融体、悬浮 液等属此类。 2.粘度的实际意义 （1） 粘度计的概念 粘度近似于我们通常所说的粘稠度，也就是流体的分子层之间在相互运动时 产生的阻力。粘度的概念和数学模型早在 19 世纪就由著名的物理学家和数学家牛 顿建立起来了。但测定粘度的仪器则是在二十世纪由美国的 Brookfield 先生发明
五、数据处理
4百度文库
(1)记录被测样品在不同转速下的粘度值。 (2)测量三种或以上老师给出的样品的粘度，判断样品的种类。 样品 粘度 注：每个样品测三次，取平均值 1 号样品粘度值为： 2 号样品粘度值为： 3 号样品粘度值为： 1号 2号 3号
六、注意事项
1. 测量开始前要调整好水平位置。 2. 严禁将旋转的转子浸入被测液中。 3. 单位换算: 1 dyne.s/cm2=100 mPa.s=100 cP
实验一 用旋转粘度计测定聚合物溶液的粘度
按照流体力学的观点，流体可分为理想流体和实际流体两大类。理想流体在流 动时无阻力，故称为非粘性流体。实际流体流动时有阻力，即内摩擦力（或剪切应 力） ，故又称为粘性流体。根据作用于流体上的剪切应力与产生的剪切速率之间的 关系，粘性流体又分为牛顿流体和非牛顿流体。研究流体的流动特性，对聚合物的 加工工艺方面具有很强的指导意义。
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的。粘度是液体（流体）的重要物理性能参数。 （2） 粘度计的种类 a.旋转粘度计 ： 布氏粘度计及国内标准中的 NDJ 系列 . 还有一种连续追糊 化过程中粘度变化最常用的布拉班德粘度计据说也是同样原理。 b.毛细管型： 乌氏、品氏、芬氏、逆流等多种形式， c.杯型： 恩氏粘度计、美国的福特杯、日本察恩杯和我国的涂 -4 杯。 d.落球型： e.其它： 一种可以测量在加热炉中熔化的玻璃或陶瓷液滴的粘度，可以进行 粘度、表面张力和接触角测量，温度范围从室温到 1000 ℃或 2100 ℃ 。 （3） 为什么需要测粘度？ a.改善产品品质的需要 --- 中间体和最终产品质量控制 举例 ： 洗发香波 ：在瓶子里，需要高粘度，施以剪切之牛顿流体 ） 。 b.化工工艺设计的需要 --- 化工传质过程设计的需要 举例：高粘度流体需要较大的离心泵才能传输。 c.新材料，新工艺科学研究的需要 航空航天材料，汽车涂料，印刷油墨等得研究生产。 粘度是流体粘滞性的一种量度，是流体流动力对其内部摩擦现象的一种表示。 粘度大表现内摩擦力大，分子量越大，碳氢结合越多，这种力量也越大。 粘度对 各种润滑油、质量鉴别和确定用途，及各种燃料用油的燃烧性能及用度等有决定意 义。在同样馏出温度下，以烷烃为主要组份的石油产品粘度低，而粘温性较好，即 粘度指数较高，也就是粘度随温度变化而改变的幅度较小；含环烷烃（或芳烃）组 份较多的油品粘度较高，即粘温性较差；含胶质和芳烃较多油品粘度最高，粘温性 最差，即粘度指数最低。 粘度常用运动粘度表示，单位 mm2/ｓ。重质燃料油粘度 大，经预热使运动粘度达到 18~20mm2/ｓ（40℃） ，有利于喷油嘴均匀喷油 (1)动力粘度：ηt 是二液体层相距 1 厘米，其面积各为 1(平方厘米)相对移动速 度为 1 厘米/秒时所产生的阻力，单位为克/厘米• 秒。1 克/厘米• 秒=1 泊，一般： 工业上动力粘度单位用泊来表示。 (2)运动粘度：在温度 t℃时，运动粘度用符号γ表示，在国际单位制中，运动 粘度单位为斯，即每秒平方米(m2/s)，实际测定中常用厘斯，(cst)表示厘斯的单位为 每秒平方毫米(即 1cst=1mm2/s)。运动粘度广泛用于测定喷气燃料油、柴油、润滑油 等液体石油产品深色石油产品、使用后的润滑油、原油等的粘度，运动粘度的测定 采用逆流法 (3)条件粘度：指采用不同的特定粘度计所测得的以条件单位表示的粘度，各国 通常用的条件粘度有以下三种： ①恩氏粘度又叫思格勒(Engler)粘度。是一定量的试样，在规定温度(如：50℃、