用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定聚合物溶液的粘度

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1、實(shí)驗(yàn)一用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定聚合物溶液的粘度按照流體力學(xué)的觀點(diǎn)，流體可分為理想流體和實(shí)際流體兩大類(lèi)。理想流體在流動(dòng)時(shí)無(wú)阻力，故稱(chēng)為非粘性流體。實(shí)際流體流動(dòng)時(shí)有阻力，即內(nèi)摩擦力（或剪切應(yīng)力），故又稱(chēng)為粘性流體。根據(jù)作用于流體上的剪切應(yīng)力與產(chǎn)生的剪切速率之間的關(guān)系，粘性流體又分為牛頓流體和非牛頓流體。研究流體的流動(dòng)特性，對(duì)聚合物的加工工藝方面具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.掌握粘度的概念，了解粘度的測(cè)量的意義。1．學(xué)會(huì)使用NDJ-5S型或DV-1型數(shù)字式旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)。2．測(cè)試恒溫條件下不同轉(zhuǎn)速時(shí)的粘度值，判斷流體的性質(zhì)，二、實(shí)驗(yàn)原理：1.牛頓

2、流體和非牛頓流體的粘度相距為dy的兩薄層流體，下層靜止，上層有一剪切力F，使其產(chǎn)生一速度du。由于流體間有內(nèi)摩擦力影響，使下層流體比緊帖的上一層流體的流速稍慢一些，至靜止處流體的速度為零，其流速變化呈線性，形成一速度梯度du/dy，稱(chēng)之為剪切速率。根據(jù)牛頓粘性定律，施于運(yùn)動(dòng)面上的剪切應(yīng)力τ與速度梯度du/dy成正比。即：du??FA/??dy式中，du/dy為剪切速率，用γ表示；η為比例常數(shù)，稱(chēng)為粘度系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)粘度。上式可簡(jiǎn)寫(xiě)為：τ=ηγ以剪切應(yīng)力τ對(duì)剪切速率γ作圖，所得圖線稱(chēng)為剪切流動(dòng)曲線，簡(jiǎn)稱(chēng)流動(dòng)曲線。（1）牛頓流體的流動(dòng)曲線是通過(guò)

3、坐標(biāo)原點(diǎn)的一直線，其斜率即粘度，即牛頓流體的剪切應(yīng)力與剪切速率完全服從牛頓粘性定律。如水、酒精、醇類(lèi)等屬牛頓流體（2）非牛頓流體的流動(dòng)曲線不是直線或雖為直線但不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，粘度隨剪切速率的改變而改變，這時(shí)粘度稱(chēng)為表觀粘度。聚合物濃溶液、熔融體、懸浮液等屬此類(lèi)。2.粘度的實(shí)際意義（1）粘度計(jì)的概念粘度近似于我們通常所說(shuō)的粘稠度，也就是流體的分子層之間在相互運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的阻力。粘度的概念和數(shù)學(xué)模型早在19世紀(jì)就由著名的物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家牛頓建立起來(lái)了。但測(cè)定粘度的儀器則是在二十世紀(jì)由美國(guó)的Brookfield先生發(fā)明1的。粘度是液體（流體）的

4、重要物理性能參數(shù)。（2）粘度計(jì)的種類(lèi)a.旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)：布氏粘度計(jì)及國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中的NDJ系列.還有一種連續(xù)追糊化過(guò)程中粘度變化最常用的布拉班德粘度計(jì)據(jù)說(shuō)也是同樣原理。b.毛細(xì)管型：烏氏、品氏、芬氏、逆流等多種形式，c.杯型：恩氏粘度計(jì)、美國(guó)的福特杯、日本察恩杯和我國(guó)的涂-4杯。d.落球型：e.其它：一種可以測(cè)量在加熱爐中熔化的玻璃或陶瓷液滴的粘度，可以進(jìn)行粘度、表面張力和接觸角測(cè)量，溫度范圍從室溫到1000℃或2100℃。（3）為什么需要測(cè)粘度？a.改善產(chǎn)品品質(zhì)的需要---中間體和最終產(chǎn)品質(zhì)量控制舉例：洗發(fā)香波：在瓶子里，需要高粘度，施以剪切

5、之牛頓流體）。b.化工工藝設(shè)計(jì)的需要---化工傳質(zhì)過(guò)程設(shè)計(jì)的需要舉例：高粘度流體需要較大的離心泵才能傳輸。c.新材料，新工藝科學(xué)研究的需要航空航天材料，汽車(chē)涂料，印刷油墨等得研究生產(chǎn)。粘度是流體粘滯性的一種量度，是流體流動(dòng)力對(duì)其內(nèi)部摩擦現(xiàn)象的一種表示。粘度大表現(xiàn)內(nèi)摩擦力大，分子量越大，碳?xì)浣Y(jié)合越多，這種力量也越大。粘度對(duì)各種潤(rùn)滑油、質(zhì)量鑒別和確定用途，及各種燃料用油的燃燒性能及用度等有決定意義。在同樣餾出溫度下，以烷烴為主要組份的石油產(chǎn)品粘度低，而粘溫性較好，即粘度指數(shù)較高，也就是粘度隨溫度變化而改變的幅度較??；含環(huán)烷烴（或芳烴）組份較

6、多的油品粘度較高，即粘溫性較差；含膠質(zhì)和芳烴較多油品粘度最高，粘溫性2最差，即粘度指數(shù)最低。粘度常用運(yùn)動(dòng)粘度表示，單位mm/ｓ。重質(zhì)燃料油粘度2大，經(jīng)預(yù)熱使運(yùn)動(dòng)粘度達(dá)到18~20mm/ｓ（40℃），有利于噴油嘴均勻噴油(1)動(dòng)力粘度：ηt是二液體層相距1厘米，其面積各為1(平方厘米)相對(duì)移動(dòng)速度為1厘米/秒時(shí)所產(chǎn)生的阻力，單位為克/厘米?秒。1克/厘米?秒=1泊，一般：工業(yè)上動(dòng)力粘度單位用泊來(lái)表示。(2)運(yùn)動(dòng)粘度：在溫度t℃時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度用符號(hào)γ表示，在國(guó)際單位制中，運(yùn)動(dòng)2粘度單位為斯，即每秒平方米(m/s)，實(shí)際測(cè)定中常用厘斯，(cst

7、)表示厘斯的單位為2每秒平方毫米(即1cst=1mm/s)。運(yùn)動(dòng)粘度廣泛用于測(cè)定噴氣燃料油、柴油、潤(rùn)滑油等液體石油產(chǎn)品深色石油產(chǎn)品、使用后的潤(rùn)滑油、原油等的粘度，運(yùn)動(dòng)粘度的測(cè)定采用逆流法(3)條件粘度：指采用不同的特定粘度計(jì)所測(cè)得的以條件單位表示的粘度，各國(guó)通常用的條件粘度有以下三種：①恩氏粘度又叫思格勒(Engler)粘度。是一定量的試樣，在規(guī)定溫度(如：50℃、280℃、100℃)下，從恩氏粘度計(jì)流出200毫升試樣所需的時(shí)間與蒸餾水在20℃流出相同體積所需要的時(shí)間(秒)之比。恩氏粘度用符號(hào)Et表示，恩氏粘度的單位為條件度。②賽氏粘度

8、，即賽波特(sagbolt)粘度。是一定量的試樣，在規(guī)定溫度下從賽氏粘度計(jì)流出200毫升所需的秒數(shù)，以“秒”單位。賽氏粘度又分為賽氏通用粘度和賽氏重油粘度(或賽氏弗羅(Furol)粘度)兩種。③雷氏粘度即雷