塑料熔體流變性(毛細管流變儀)

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1、塑料熔體流變性（毛細管流變儀）（參考GB/T16582——1996部分結(jié)晶聚合物熔點試驗方法毛細管法）塑料熔體流變性有多種測定方法，通常隨使用的儀器類型而不同，用于測量流變性能的儀器一般稱為流變儀，有時又叫粘度計。在測定和研究塑料熔體流變性的各種儀器中，毛細管流變儀是一種常用的較為合適的實驗儀器，它具有多種功能和寬廣范圍的剪切速率容量。毛細管流變儀即可以測定塑料熔體在毛細管中的剪切應(yīng)力和剪切速率的關(guān)系，又可以根據(jù)擠出物的直徑和外觀或在恒定應(yīng)力下通過改變毛細管的長徑比來研究熔體的彈性和不穩(wěn)定流動（包括熔體破裂）現(xiàn)象。從而測其加工行為，作為選擇復(fù)合物配方、尋求最佳成型工藝條件和

2、控制產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù)；或者為輔助成型模具和塑料機械設(shè)計提供基本數(shù)據(jù)。一、實驗?zāi)康?、掌握塑料熔體流變性的測試原理；2、了解轉(zhuǎn)矩流變儀的操作方法；二、實驗原理毛細管流變儀測試的基本原理是：設(shè)定一個無限長的圓形毛細管中，塑料熔體在管中的流動為一種不可壓縮的粘性流體的穩(wěn)定層流流動；由于流體具有粘性，它必然受到來自管壁與流體方向相反的作用力。通過粘滯阻力應(yīng)與推動力相平衡等流體力學(xué)過程原理的推導(dǎo)，可得到管壁處的剪切應(yīng)力和剪切速率與壓力、熔體流速的關(guān)系如下：材料流經(jīng)毛細管時的剪切應(yīng)力為：τ=R·⊿P/2L（1）其中R—毛細管的內(nèi)半徑，這里R=0.635mm⊿P—材料流經(jīng)毛細管的壓力差kg

3、/cm2L—毛細管的長度，例如選擇長徑比為30：1的毛細管，L=38.1mm剪切速率為：=4Q/πR3(2)其中Q—擠出流量cm3/s由此，在溫度和毛細管長徑比（L/2R）一定的條件下，測定不同的壓力下塑料熔體通過毛細管的流動速率Q，由流動速率和毛細管兩端的壓力差⊿P，可計算出相應(yīng)的剪切應(yīng)力和剪切速率，將一組對應(yīng)的τ和在對數(shù)座標紙上繪制流動曲線，即可求得非牛頓指數(shù)（n）和熔體的表觀粘度（ηa）；改變溫度或改變毛細管長徑比，則可得到代表粘度對溫度依賴性的粘流活化能；以及離模膨脹比等表征流變特性的物理參數(shù)。需要說明的是，對大多數(shù)塑料熔體來說都屬于非牛頓流體，它在管中流動時具有彈

4、性效應(yīng)、壁面滑移和流動過程的壓力降等特性。而且，毛細管的長度是有限的，由上述假設(shè)推導(dǎo)測得的實驗結(jié)果會產(chǎn)生一定的偏差。為此，對假設(shè)熔體為牛頓流體推導(dǎo)的剪切速率和適于無限長毛細管的剪切應(yīng)力必須進行“非牛頓校正”和“入口校正”，方能得到毛細管壁上的真實剪切速率和剪切應(yīng)力。三、實驗原料熱塑性塑料如PE、PP、PS及其復(fù)合物粉料、粒料、條狀薄片或模壓塊料等；實驗前應(yīng)根據(jù)材料類別和性質(zhì)作相應(yīng)處理，如干燥等。四、主要儀器設(shè)備R200轉(zhuǎn)矩流變儀一臺；天平（感量0.1g）一臺；剪刀一把。當(dāng)塑料熔體通過毛細管口模時，由安裝在毛細管口模處的壓力傳感器和熱電偶測試出熔體的壓力和溫度，微機記錄下熔體

5、壓力和溫度數(shù)值。五、實驗過程1將擠出機安裝在主機上，選擇一個毛細管模芯。2啟動winrheo，選擇操作平臺。4設(shè)置實驗條件如溫度和轉(zhuǎn)速，啟動電源、啟動加熱。5啟動電機開始做實驗，并記錄不同轉(zhuǎn)速下熔體的流量數(shù)據(jù)。6數(shù)據(jù)保存，停電機。7更換另一個毛細管，重復(fù)上述步驟。應(yīng)至少用3組不同長徑比的毛細管，而且長徑比至少為20：1。六、數(shù)據(jù)處理1、啟動WinVisco應(yīng)用軟件。2、輸入實驗報告信息。3、添加數(shù)據(jù)文件及輸入實驗參數(shù)，篩選數(shù)據(jù)。4、查看篩選的數(shù)據(jù)，檢查數(shù)據(jù)的有效性和合理性。5、顯示曲線。6、打印或保存曲線。7、關(guān)閉系統(tǒng)。七、思考題1、在剪切流動中，根據(jù)剪切應(yīng)力和剪切速率的關(guān)

6、系，聚合物熔體是如何分類的？2、假塑性流體和膨脹性流體分別具有怎樣的流動特征？