《实用流变测量学》

1 流变测量学导论1

2 粘度测定的基本概念5

2.1 基本定律5

2.2 剪切应力5

2.3 剪切速率6

2.4 动力粘度7

2.5 运动粘度7

2.6 流动曲线和粘度曲线8

2.7 粘度参数10

2.8 物料11

2.8.1 牛顿流体11

2.8.2 非牛顿流体11

2.9 边界条件21

2.9.1 层流21

2.9.2 稳态流21

2.9.3 无滑移21

2.9.4 样品必须均匀22

2.9.5 在测试过程中样品必须无化学物理变化22

2.9.6 无弹性22

2.10 绝对流变测量和绝对粘度测量24

3 流变仪及粘度计的种类26

3.1 旋转式流变仪和粘度计26

3.1.1 不同设计原理的比较26

3.1.2 CS和CR流变仪的比较30

3.1.3 方程41

3.1.4 流变性测量的质量标准46

3.1.5 同轴圆筒和锥板测量头系统的比较52

3.2 毛细管粘度计57

3.2.1 不同类型毛细管粘度计概述（见图35）57

3.2.2 可变压力毛细管粘度计58

3.2.3 重力毛细管粘度计（见图35-Ⅱ）63

3.2.4 熔体指数测定仪（图35-Ⅲ型）66

3.2.5 小孔粘度计（图35-Ⅳ型）67

3.3 落球粘度计69

4 粘弹性流体的弹性测试方法72

4.1 测定弹性的目的72

4.2 流体具有粘弹性的原因73

4.3 如何测定粘弹性77

4.3.1 威森伯格效应77

4.3.2 模口胀大和熔体破裂86

4.3.3 蠕变和回复87

4.3.3.1 试验方法叙述87

4.3.3.2 蠕变回复试验理论概述92

4.3.3.3 蠕变回复试验的优点100

4.3.3.4 蠕变回复试验仪器102

4.3.4 强制振荡试验104

4.3.4.1 试验方法104

4.3.4.2 动态试验理论概述105

4.3.4.3 动态试验的优点117

5 剪切速率对粘弹性流体的流变数据和加工性能的影响125

5.1 聚合物加工中的剪切速率125

5.2 以连续工艺在地毯上涂敷乳胶层128

5.3 柱塞流问题130

5.4 与某些典型过程有关的相关剪切速率的评估方法实例131

5.4.1 油漆工业131

5.4.2 纸张涂敷135

5.4.3 发动机油性能135

5.4.4 丝网印刷139

5.4.5 唇膏应用140

5.4.6 其它一些剪切速率？（1/s）141

6 流变仪试验结果优化142

6.1 毛细管和落球粘度计的精确度142

6.2 旋转粘度计和流变仪的精确度143

6.2.1 CS流变仪中设定剪切应力的精度以及CR流变仪中测量扭矩的精度144

6.2.2 马达速度（应变及角速度）的精确度147

6.2.3 确定各种测量头系统几何尺寸影响的几何因子147

6.2.4 设定温度的精确度148

6.2.5 旋转式流变仪的允差范围148

6.2.6 旋转式粘度计的精度151

6.3 试验结果被误解的可能原因156

6.3.1 剪切应力的坐标原点调节不当156

6.3.2 样品加量过多的影响157

6.3.3 流动曲线或粘度曲线受阻尼作用的影响159

6.3.4 摩擦剪切热对粘度数据的影响161

6.3.5 升温时间短不能到达设定温度值所造成的影响163

6.3.6 试验样品的化学或物理变化的影响164

6.3.7 非层流的影响165

6.3.8 狭缝尺寸对于粘度数据精度的影响167

6.3.9 狭缝尺寸对分散体相态分离的影响167

6.3.10 用同轴圆筒或锥板测量头系统测试粘弹性样品的影响169

6.3.11 减少分散体溶剂损失及颗粒沉淀所造成的影响171

6.3.12 分散体中颗粒或微粒的沉淀作用172

7 剪切发热问题174

8 试验两种重要的流变现象：触变性和屈服应力176

8.1 测定触变性176

8.1.1 测定触变结构的破坏176

8.1.2 测定触变性流体受剪切之后的凝胶结构恢复速率179

8.2 测定屈服应力181

8.2.1 使用CS流变仪测定屈服应力182

8.2.2 用CR流变仪测试屈服应力183

8.2.3 τ01和τ02的重要性185

8.2.4 对触变性分散体流动曲线使用双对数坐标外推屈服应力186

8.2.5 绘制剪切应力设定值与形变的关系186

8.2.6 应用蠕变回复曲线测定样品低于屈服值应力时的特性188

8.2.7 用桨叶转子测定屈服应力188

9 非牛顿流体试验结果的数学处理193

9.1 将流动曲线转换为粘度曲线193

9.2 “表观”和“真实”粘度概念194

9.3 用流变公式拟合曲线196

9.4 外推回归曲线的可能误区198

9.5 毛细管流变仪测得“原始”数据的修正方法200

9.5.1 Bagley修正方法200

9.5.2 Wessenberg-Rabinowitsch修正法205

9.5.3 原始数据修正原理简述209

9.6 WLF时间—温度叠加原理210

9.7 用CS流变仪蠕变回复试验评价聚乙烯熔体长期粘弹性响应215

9.8 数学处理实验结果的回顾218

10 相对聚合物流变仪：装有混合器测量头的扭矩流变仪220

10.1 概述220

10.2 混合器测量头的剪切速率设定方法221

10.3 相对扭矩流变仪数据的评价223

10.4 流变谱图（Rheograms）（图148）224

10.5 用混合器测量头测试聚合物的加工特性225

10.6 用混合器测量头测试加工特性的实例227

10.6.1 干粉掺合物的流动227

10.6.2 PVC（聚氯乙烯）干粉掺合物的熔融227

10.6.3 测试聚合物耐热及耐剪切稳定性229

10.6.4 检测生橡胶聚合物的剪切敏感性230

10.6.5 碳黑吸油试验231

10.6.6 用混合器试验评价聚合物分子结构233

10.6.7 测定粘度与温度的相关性234

11 如何对给定样品选用最合适的流变仪237

11.1 了解待测试样品的基本特性237

11.2 了解有关样品在加工应用过程中的相关剪切速率238

11.3 明确测试目标：是绝对流变数据还是直接与某一生产过程有关的相对数据238

11.4 特殊试验要求238

11.5 经济预算的限制239

11.6 厂商咨询239

12 附录：德国HAAKE公司仪器介绍240

13 参考文献275