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流变仪即用于测定聚合物熔体、聚合物溶液、悬浮液、乳液、涂料、油墨和食品等流变性质的仪器。分为旋转流变仪、毛细管流变仪、转矩流变仪和界面流变仪。流变仪是观察高分子材料内部结构的窗口,通过高分子材料,诸如塑料、橡胶、树脂中不同尺度分子链的响应,可以表征高分子材料的分子量和分子量分布,能快速、简便、有效地进行原材料、中间产品和最终产品的质量检测和质量控制。
聚合物高压毛细管流变仪由于具有操作简单,测量准确,测量范围宽等优点,已成为发展的Z成熟、应用Z为广泛的流变测量仪器之一。本文介绍的聚合物高压毛细管流变仪具有三个...[查看全部]
流变仪,即用于测定聚合物熔体,聚合物溶液、悬浮液、乳液、涂料、油墨和食品等流变性质的仪器。分为旋转流变仪、毛细管流变仪、转矩流变仪和界面流变仪。下面就让我来为大家介绍他们各自的作用。
流变仪的分类1.旋转流变仪A:控制应力型:使用Z多,如德、美国、英、奥地利等国家的流变仪。其马达大多采用异步交流马达,惯量小,特别适合于低粘度的样品测试;另也有流变仪如美国部分公司采用永磁体直流马达,但从原理上响应速度快,是应力型流变仪的一种发展方向。这一类型的流变仪,采用马达带动夹具给样品施加应力,同时用光学解码器测量产生的应变或转速,并在大扭矩测量方面不会产生大量的热,不会产生信号漂移。
控制应力的流变仪由于有较大的操作空间,可以连接更多的功能附件。
B:控制应变型:目前美国有公司使用单纯的控制应变型流变仪,这种流变仪直流马达安装在底部,通过夹具给样品施加应变,样品上部通过夹具连接倒扭矩传感器上,测量产生的应力;这种流变仪只能做单纯的控制应变实验,原因是扭矩传感器在测量扭矩时产生形变,需要一个再平衡的时间,因此反应时间就比较慢,这样就无法通过回馈循环来控制应力。但奥地利公司则对流变仪采用其他控制系统,保证应变波形不受影响。
控制应变的流变仪由于硬件复杂,只有几种功能附件可供选择。
2.毛细管流变仪毛细管流变仪可以测定塑料加工工艺的剪切速率和温度条件下,测定剪切应力作用下熔体流动性,包括表征壁黏附的热塑性塑料;热固性塑料的表征。
毛细管流变仪主要用于高聚物材料熔体流变性能的测试工作原理是,物料在电加热的料桶里被加热熔融,料桶的下部安装有一定规格的毛细管口模(有不同直径0.25~2mm和不同长度的0.25~40mm),温度稳定后,料桶上部的料杆在驱动马达的带动下以一定的速度或以一定规律变化的速度把物料从毛细管口模种挤出来。在挤出的过程中,可以测量出毛细管口模入口出的压力,在结合已知的速度参数、口模和料桶参
... 查看全文将流变仪应用于高分子物理实验教学,可以使学生加深对高分子物理理论课中聚合物粘弹性与流变性能的理解。简要介绍了旋转流变仪的基本原理和主要检测功能,并通过一些实例阐述了旋转流变仪在高分子物理实验教学中的具体应用。该实验的设置可以使学生通过实验巩固高分子物理知识,分析流变实验中体现的具体的高分子物理问题,更好地理解与掌握高分子科学的基本理论。
高分子物理是高分子材料相关专业的本科必修专业基础课,主要研究聚合物的结构-性能-分子运动之间的关系。通过开设高分子物理实验,一方面可以使学生增加感性认识,加深对课堂理论知识的理解,另一方面可以使学生掌握聚合物结构和性能测定的基本方法,培养学生的实验技能。
聚合物流变性能测试是观察高分子材料内部结构的窗口,不仅可以认识聚合物的结构与性能的关系,还能简便GX地进行高分子材料的质量检测和质量控制,从而对其加工成型过程提供理论指导。旋转流变仪是研究高分子材料流变性能Z重要的流变学测试系统,它不仅可以测量聚合物流体的粘度,还能在较宽的频率、温度范围内研究聚合物的动态粘弹性,从而揭示聚合物体系内在的结构-性能-分子运动之间的关系。
旋转流变仪的功能简介旋转流变仪依靠旋转运动来产生简单剪切流动,可以快速表征材料的粘弹性能,比如粘度(η)、储能模量(G')、损耗模量(G″)和损耗角正切(tanδ)等。
旋转流变仪在高分子物理实验教学中的应用1.聚合物溶液的缠结浓度的测定当高分子以分子状态分散在溶剂中所形成均相体系称为高分子溶液,目前广泛应用于涂料、粘合剂和纤维纺丝等领域。
聚合物在水溶液中的构象随着溶液浓度的改变而发生变化。当聚合物浓度很低时,聚合物以“链段云”的形态无规分布在溶液,呈无规线团构象,分子间无相互作用,溶液粘度低;增加聚合物的浓度到某一临界值,“链段云”开始接触,此时的临界浓度为临界交叠浓度(c*),聚合物溶液进入亚浓溶液区;进一步增加聚合物浓
... 查看全文在锂离子电池生产过程中,浆料的质量对极片的加工和电池的Z终电性能有着直接的影响。介绍了流变仪在锂离子电池浆料研究中的常用概念,综述了流变仪在锂离子电池浆料的加工过程以及在原材料和添加剂等方面的应用研究进展,为制作分散均匀且稳定的浆料提供了参考。
锂离子电池自1990年代商业化生产以来,凭借能量密度高,循环寿命好,自放电率低,无记忆效应等特点,近年来在电动汽车、储能系统等领域得到了广泛应用。
在锂离子电池领域,目前绝大多数的研究都集中在活性材料上,如材料的晶格结构、合成过程、掺杂、表面包覆和电化学性能。然而,很多报道也显示,电池的性能更多地受到其他因素的影响,如碳导电剂、粘结剂、集流体,除此之外,还包括电极的加工过程。锂离子电池的电极加工过程是将含有活性材料和多种非活性物质混合的浆料涂覆在金属集流体上,而浆料的流变特性等制程因素对电池的Z终性能产生了决定性影响。
锂离子电池的浆料是非牛顿型高粘度流体,而生产过程中对浆料涂布的加工精度(如厚度和密度分布的一致性)要求非常高。在传统陶瓷浆料工艺中浆料粘度低时,具有较好的流动性以便浇注时填充模具以及排除气泡,但粘度过低则浆料的稳定性变差,在浇注与固结过程中颗粒下沉而出现分层现象,Z终导致成型后的坯体密度不均。
而在锂离子电池中需要添加各种导电剂和粘结剂以形成导电网络,然而颗粒的聚集在浆料中产生了不均匀性。这种不均匀性会在复合电极中产生裂纹和空隙,使电子通路出现中断,进而影响电池性能。因此,制作分散均匀的、稳定的浆料成为Z为重要的条件。
但是锂离子电池浆料基本都呈现黑色不透明粘性流体或胶体状态,无法用裸眼看到分散均匀程度,而不同分散状态的浆料有着不同的粘度趋势。因此,流变特性是分析锂离子电池浆料分散状态的重要手段。
流变仪可在接近真实加工条件下,对样品在力、热作用下的行为进行研究,如样品的流动特性、加工过程中的结构变化、降解及混合质量等性质。而锂
... 查看全文本文以聚丙烯流变性能的研究为例,简要介绍了毛细管流变仪的系统组成、工作原理以及在高分子材料加工中的应用。
聚合物流变学是研究高分子材料流动和形变的科学,对高分子材料加工性能的评价主要是流变行为的测试。与测定聚合物流变行为的其他仪器相比,毛细管流变仪具有结构简单、温度调节范围较宽、用料少、测量时间短、剪切速率较宽等优点,已被广泛用于聚合物的加工测试与研究。
本文以聚丙烯为研究对象,用毛细管流变仪测量其流变行为,得到一系列剪切速率、粘度、不稳定流动等比较接近加工过程的流变曲线和数据,并说明了毛细管流变仪在高分子材料流变性能、配方的筛选优化以及产品质量控制方面的应用。由于毛细管流变仪使用较少样品进行配方设计,既能测试分析,又省时经济,已在塑料加工性能研究、配方设计等方面起到了重要应用。
毛细管流变仪的系统组成毛细管流变仪是一种基于塑化分析研究的材料流变性能测试设备,其突出的特点是可以在接近真实加工条件下,对材料的流变行为进行研究。毛细管流变仪主要由驱动系统、控温系统、软件系统和各种附件组成。
1.驱动系统毛细管流变仪的驱动系统主要为各功能单元提供动力和控制功能,其腔体是一个圆柱形的塑化器,是流变仪的重要组成部分。在高分子材料的加工过程中,通常根据试验材料对剪切强度的要求,选择不同的口模。通过记录物料在测试过程中的温度、表观切应力、粘度随剪切速率的变化,可研究材料在加工过程中的分散性能、流动行为及热稳定性等,并得到流变曲线,客观呈现材料的加工塑化过程。
2.控温系统毛细管流变仪的控温系统主要通过传感器测量腔体的温度值,并将其转换为信号,再输入温度显示调节仪表,与设定的信号相比较,经过运算后改变执行器输出操作变量,从而改变加热腔体的热量,达到控制温度的目的。当腔体内的温度大于限定区间时,控温系统自行下调温度,当腔体内的温度小于此区间时,控温系统自行上调温度,以保障系统硬件设备和传感器连接正常。
... 查看全文介绍了旋转流变仪的原理、测试夫具和常用流变学检测方法,并综述了自1996至今旋转流变仪在油脂黏度、油脂结晶、人造奶油、起酥油和巧克力中应用研究的现状,并展望了旋转流变仪在油脂研究中的应用前景。以期为旋转流变仪在油脂中的应用研究提供参考。
食品流变学是流变学的重要分支,是研究食品工业中原料、中间产品及成品的流动和变形的科学。食品流变学的主要研究就是利用流变仪测量获得大量参数,寻找流变学特性参数之间的内在联系,总结规律,建立数学模型并为食品流变学的进一步发展奠定基础。由于人们对食品质量要求的提高以及食品工业向大型化和自动化方向的发展,食品流变学在工艺参数的优化、设备选择、质量控制和分析等方面得到了广泛的应用,愈来愈受到人们的重视。
油脂是食品的主要成分之一,被广泛应用于餐饮、糖果、巧克力和烘焙食品中。食品具有不同的流变特性、质构特性和微观结构,除了受食品的加工工艺、储藏条件和其他配料的影响外,与油脂种类和组成有一定的相关性。因此,研究油脂的流变特性并建立流变特性与产品组成、微观结构和质构特性的关系将对产品质量控制、工艺选取、新产品研发、设备选取和工程设计等具有重要意义。
本文介绍了旋转流变仪的工作原理、测试夹具和主要流变学检测,并综述了旋转流变仪在油脂黏度、油脂结晶、人造奶油、起酥油和巧克力研究开发中的应用现状。
1.旋转流变仪简介旋转流变仪是流变学研究中Z为常用的流变仪,它是在旋转蒙古度计的基础上发展而来的,其主要部件一般包括马达、光学解码器、空气轴承和测试夹具。
旋转流变仪的主要工作原理是不同的测试夹具通过马达的带动,采用旋转或振荡的模式对样品作用,然后光学解码器采集样品反馈的应力、应变或扭矩,数据分析软件再根据已知测试状态参数计算其他流变参数并加以分析。
对比旋转黏度计,旋转流变仪具有如下优势:旋转黏度计只可以采用旋转模式测定样品的黏度特征,而旋转流变仪还可采用振荡的模式精确测定样品
... 查看全文聚合物高压毛细管流变仪由于具有操作简单,测量准确,测量范围宽等优点,已成为发展的Z成熟、应用Z为广泛的流变测量仪器之一。本文介绍的聚合物高压毛细管流变仪具有三个料筒。一次实验效率高,相当于单料筒、双料筒高压毛细管流变仪多次实验的结果。设计合理、测量结果精确、重复性好,满足市场需求,达到了国家标准的各项指标。本文介绍了聚合物高压毛细管流变仪的工作原理,和黏度测量的基本理论。并对高压毛细管流变仪的应用作了详细的介绍。
高压毛细管流变仪测试原理黏度测定基本定律为:即剪切应力与剪切速率的比。当在一定温度下,剪切应力随着剪切速率成比例的变化时,即黏度不变,我们称作这种流体为牛顿流体,不服从这种规律的即是非牛顿流体。
剪切应力:物体由于外部因素如载荷、温度变化等原因产生变形时,在物体内部任一单位面积所受到的相互作用力,即单位面积所受的剪切力。
剪切速率:剪切速率(shearrate)即是流体的流动速度相对于管道内壁的变化速率,剪切速率等于任一两个页面的流动速度差与高度差的比。
聚合物高压毛细管流变仪的基础部分是一个温度可控制的圆筒形加热炉,加热套在料筒(投料区)外部,靠加热套进行加热升温。把待测试的样品(高分子聚合物)装入料桶内,加热腔体内装有不同长径比的模芯,待样品为熔融状态时从不同长径比模芯的毛细管中挤出,同时利用温度传感器和压力传感器分别安装在料筒内测量样品温度和毛细管入口压力;柱塞杆在运动系统的作用下,压缩在熔融状态下测样品,以不同的体积流量通过毛细管模芯中挤出;在物料被挤出的过程中,通过测量仪表,检测出柱塞杆的实时位置、速度、熔体压力,从而计算出剪切速率、剪切应力、压力和黏度等数据。
聚合物高压毛细管流变仪的用途聚合物高压毛细管流变仪主要用于聚合物高分子材料的研究和开发;为制定聚合物高分子材料的生产工艺提供科学数据;为研制新型复合高分子材料提供科学依据;指导解决产品质量纠纷。
1.指导生... 查看全文