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聚合物流变测量 2.转矩流变仪 （一）结构 （二）原理 （三）用途 （四）转矩绝对值及其波动的意义 （二）原理 物料被加到混炼室中，受到两个转子所施加的作用力，使物料在转子与室壁间进行混炼剪切，物料对转子凸棱施加反作用力，这个力由测力传感器测量，在经过机械分级的杠杆和臂转换成转矩值的单位牛顿.米（ N.m ）读数。其转矩值的大小反应了物料黏度的大小。通过热电偶对转子温度的控制，可以得到不同温度下物料的黏度。 （三） 用途 模拟实际生产条件,适宜于配方和工艺条件的优选;采用挤出机和各种口模配合,通过测量扭矩,温度及观察挤出物外观,可直观地了解螺杆转速,各区段温度分布对物料挤出性能的影响. 转矩随时间的变化曲线（M～t） 温度随时间的变化曲线（T～t） 转矩随温度的变化曲线（M～T） 1 加料峰(投料后2-3转可以达到) 2 塑化峰(由于温度,剪切作用,干混料体积变小,转子的负荷减小,因而扭矩下降;物料开始熔化,扭矩重新上升) 3 最大扭矩 M p 4 平衡扭矩 Mb(塑化均匀后,润滑剂发挥作用,扭矩下降,达到平衡扭矩) 5 塑化时间 tp 一般物料的转矩流变曲线 OA:在给定温度和转速下，物料开始粘连，转矩上升到A点。 AB：受转矩旋转作用，物料很快被压实（赶气），转矩下降到B点（有的样品没有AB段）。 BC：物料在热和剪切力的作用下开始塑化。转矩上升到C点 CD：物料在混合器中塑化，逐渐均匀。达到平衡，转矩下降到D。 DE：持续恒定转矩，物料平衡阶段（至少在90s以上）。 E以后：继续延长塑化时间，导致物料发生分解、交联、固化，使转矩上升或下降。 a 一般当物料很不均匀或物料在工作表面打滑,或物料发生不稳定的 高弹湍流, 就较高 b 当物料与转子发生粘连,以致相当一部分物料不发生剪切形变,物料跟着转子转动,则 很低 c 值过大或过小均不利于混炼,物料实现最佳混炼时, 值恒定, =0.05~0.07 * 1.聚合物熔体的粘度测量（老师已讲，省略） 2.转矩流变仪 1.聚合物熔体的粘度测量 一、 毛细管粘度计 优点：结构简单、可以在较宽的范围调节切变速率和温度，得 到十分接近于加工条件的流变学物理量 常用的切变速率范围：10 ~10 6s-1 切应力范围：10 4~10 6N/m2 1， 毛细管流变仪的测量原理和方法 毛细管流变仪示意图 毛细管及压力传感器的安排 毛细管中三个流动区域 物料在完全发展区的流动 （ 1 ）切应力表达式 在无限长的管中取一长度为L,二端压差为△P的液柱，在半径为r的圆柱面上，在稳流时，阻碍流动的粘流阻力应等于两端压差所产生的促使液柱流动的推动力平衡，即： 则： 注：在圆管正中间，流动阻力最小，流速最大 在管壁处，即r=R时，阻力最大 （2）表观切变速率 和粘度 首先求出表观切变速率与压差的关系： 接着计算线速度v的分布和体积流率Q: 管中层流的Hagen-Poiseuille方程： 从前面的式子可得管壁表观切变速率 与体积流量Q的关系： 所以有： 又因为： （3）非牛顿流体的修正 式中n——非牛顿指数 所以有： 非牛顿流体的表观粘度由下式计算： Bagley修正 对压力梯度的校正 校正的原因： 实际测量的压力包括了入口区的压力降，完全发展流动区上的压力降和出口区的压力降三部分，并非全部作用在完全发展区 校正原理： 保持压力梯度不变，将毛细管（完全发展流动区）虚拟延长，并将入口区的压力降，等价为在虚拟延长长度上的压力降。 校正方法： 虚拟延长毛细管长度 (nB* R) , nB称为Bagley修正因子 确定修正因子的示意图 二、 旋转粘度计 旋转粘度计有三种形式：同轴圆筒式、锥板式及平行板式 切变速率范围：10-3 ~10 2s-1 在同轴圆筒式粘度计中，流体装在两个同轴圆筒之间的缝隙中，其中一个以恒定速率相对于另一个运动，测定转距值和角频率，即可求得切应力和切变速率： r—圆柱状液层离轴线的距离； L—内筒进入被测液体中的深度； A—仪器常数 返回  常见的有Brabender公司(德国),Haake公司(美国)和ToYosiki(日本) 。 （一） 结构 1 转矩传感器，提供电子式流变转矩； 2 可更换的（积木式）混合测量装置(压力 传感器,热电偶)，一般根据用户需要配备密闭式混合器（分塑料用和橡胶用多