聚合物流变行为

聚合物的流变行为

一、实验目的

1.了解测定聚合物流变性能的原理

2.掌握毛细管流变仪和旋转式粘度计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。

测定高分子材料流变行为的仪器称为硫变仪。有些一起只能简单的测定年度等参数，故又称粘度计。高聚物流体粘度的测定常使用旋转式年度及进行。其原理是通过测量仪没入液体中转子的旋转扭矩来得出年度的素具。转自通过降准弹簧有动力驱动系统来转动；弹簧的挠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。

对既定的年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

高聚物流体粘度的测定

1.把准备测试液体放在仪器下，把防护支架没入液体中少许。

2.安装转子。

3.调整转子在液体中的高度，使液面在转子轴中部。

4.选定旋转速度，然后打开动力开关，等待片刻指直到度数稳定。在粘度计的背面有一个离合杆，压住杆便可以抬起表盘，压住指针，然后记下指针的度数。放松离合杆，则表盘放低，指针慢慢回零。

四、数据处理

本实验使用的是转子1号，转速30r/min，因子为2.

所测液体粘度=读数*因子

读数 1 2 3 4 5 平均数

单位/厘

28.0 28.2 28.6 28.6 28.7 28.4

泊

粘度=28.4×2=56.8厘泊

五、思考题

1、为什么要进行“非牛顿校正”？怎样进行校正？

答：因为大多数聚合物熔体都属于非牛顿流体，它们在管中流动时具有弹性效应、管壁滑梯和入口处流动过程的压力降等特征。而且，在实验中毛细管的长度都是有限的。在温度和毛细管长径比l/D一定的条件下，测定在不同的压力下高聚物熔体通过毛细管的流量qv，由流动速率和毛细管两端的压力差p，可计算出相应的τw和уw在双对数坐标纸上绘制流动曲线图，即可求得非牛顿指数n和熔体的表观粘度η。

2.剪切应力与剪切速率是否呈线性关系？为什么？

答：不成线性关系，因为是非牛顿流体，分散相粒子不自由，粒子位置被固定，称它为形成关系，当流体高速流动时，结构被破坏，故剪切应力与剪切速率不成线性关系。

参考资料：

[1]邵毓芳，嵇根定。高分子物理实验。南京：南京大学出版社，1998:54~56.

[2]何曼君，陈维孝，董西侠编。高分子物理。上海：复旦大学出版社，1991:38~39.