流变学是研究材料流动和变形的科学欧洲杯线上买球，其基础是胡克和牛顿在17世纪末提出的弹性和粘性定律欧洲杯足球竞彩th世纪。热塑性聚合物熔体广泛应用于许多现代工业过程中，以制造多种物体。
使用聚合物是因为它们在熔融状态中形成复杂形状的相对便宜，因此，我们需要了解它们在处理时流动的流动。
流变学性质简介的聚合物
聚合物是一种复杂的流变学表征材料，因为影响其流动特欧洲杯足球竞彩性的因素很多。影响流动特性的因素包括:加工温度;流率;停留时间等。
此外流变聚合物的性质介于液体和固体之间。这导致了流动特性和其他重要特性的时间依赖性，其中一些将在下面讨论。
熔体粘度
熔体粘度是众所周知的，它与温度密切相关。通过降低模具的温度，直到被生产的零件具有哑光光洁度，处理器可以知道最低温度(即最大树脂粘度)，在这个温度下，加工过程可以在不出现表面缺陷的情况下进行。
降低模具温度可以节省能源和减少循环次数，因此了解熔体粘度的温度依赖性是非常有用的。
已知聚合物熔体在挤出时表现出模具溶胀。这种现象揭示了在离开模具后挤出物的直径的增加。模具膨胀量与模具入口处的材料的弹性变形的量有关。
需要进一步考虑的事实是，当材料在恒定吞吐量下挤压时，模具膨胀(更准确地说是挤压膨胀)的程度取决于模具的长度。换句话说，聚合物熔体表现出时间依赖性，因为材料忘记了在模具入口施加的弹性变形，材料在模具中花费的时间越多，模具膨胀越少。
融化的ela聚合物的具体性
熔体弹性对许多其他聚合物工艺也有深远的影响，如:
- 吹塑部件的壁厚取决于在模具关闭之前所发生的膨胀程度取决于已经发生的膨胀程度。
- 真空成型或热成型，其中聚合物必须保持弹性程度以防止在冷成型模具上通过真空拉动之前的材料下垂。如果该材料没有足够的弹性，则在施加真空或压力之前可能与冷却模具接触。
聚合物的加工性能
聚合物的加工性能还取决于被加工化合物中润滑剂、增塑剂、填料和其他组分的浓度。从这篇简短的介绍中，我们可以了解到聚合物熔体流动行为的正确表征可能需要复杂和多功能的仪器。
从流变学者的角度来看，聚合物流动行为可以方便地分成三个组分：剪切和延伸流，其特征在于相应的粘度和弹性行为，其特征在于测量模量或膨胀比。
为了充分表征材料的特性，需要能够在温度和剪切/拉伸速率范围内提取这些参数的仪器。现代实验室流变试验仪器可分为两大类:旋转流变仪和毛细管挤出流变仪。
现代实验室流变试验仪器- Rotational流变仪
这些仪器通常需要以磁盘的形式进行测试的小样本 - 典型尺寸为25 mm，直径为1毫米。将样品放置在一对平行板或上锥形和下板之间，其温度可以通过诸如吹气的气体烘箱或板的电加热来维持。
现代旋转流变仪能够进行多种测试类型，以允许在一系列温度和流速上完全表征材料。可用测试类型类型的示例包括：
- 流量曲线
- 蠕变测试
- 应力松弛试验
- 压力幅度正弦振荡测试
流动曲线
流量曲线测量剪切粘度与剪切速率或剪切应力。在足够低的剪切速率下，将获得粘度的恒定值。如此称为零剪切粘度已被证明依赖于聚合物的平均分子量和平台的长度（在粘度降低之前的高速）反映分子量分布的宽度。软件包可用于确定来自这些数据的平均分子量和分子量分布。
图1．在˚C下LDPE的流动曲线显示出低剪切速率的粘度平台。零剪切粘度的大小由聚合物的平均分子量决定。
蠕变测试
蠕变试验(在规定的一段时间内施加恒定应力)允许采用另一种方法来确定零剪切粘度。当与恢复测试(消除应力)相结合时，这些测试能够测量样品中的弹性量，因为具有弹性的材料会反冲并试图恢复其原来的形状。
图2．蠕变（蓝色）和恢复（红色）曲线聚丙烯在190℃下允许确定零剪切粘度和均衡可恢复的顺应性。
应力松弛试验
应力松弛试验对试样施加瞬时变形(应变)，并记录应力随时间的随时间衰减。应力的衰减速率取决于聚合物在测试温度下的粘弹性。数据通常显示为随时间的弛豫模量。模量与时间函数的积分是一种经常被遗忘但却能快速确定零剪切粘度和平均分子量的方法。模/时间函数的微分可以得到连续的松弛时间分布曲线。这个相当复杂的函数在原则上包含了与聚合物分子量分布有关的信息。
图3．应力松弛数据LDPE在190°C。弛豫时间分布曲线包括关于聚合物的分子量分布的信息。
小幅度正弦振荡测试
小振幅正弦振动测试作为测试频率的函数，是一种快速且常用的同时测量聚合物粘性和弹性性能的方法。两个最常被报道的参数——存储(弹性)模量和粘滞(损耗)模量(G”)，它们分别代表材料在变形速率(测试频率)变化时恢复(弹性响应)或流动(粘滞响应)的相对程度。
聚合物熔体的典型响应是在低频下具有高频率和粘性主导行为的弹性主导行为。这意味着两个响应是相等的临界频率。这显然是一个明确的点，方便地，这种“交叉”频率和模量已经显示为取决于一些线性聚合物的分子量和分子量分布。
利用这一点作为质量控制工具的潜在优点是弹性和粘性模量的交叉于显着较高的频率发生，而不是发生剪切粘度的恒定值的频率。因此，与使流动曲线测量或执行蠕变测试相比，可以显着降低测试时间。包括以下实施例是为了说明聚合物的粘弹性表征如何解决了实际处理问题
图4．频率扫描聚丙烯在190℃。交叉点由平均分子量和分子量分布决定。
变化的挤压过程中的管和管量规
低频(低于0.1 Hz)的振动测试显示了不同批次材料之间弹性模量的差异。显然，管规取决于聚合物在被挤压后的回收程度，因此，管规越高，弹性模量越大，这并不奇怪。
减少不一致nt纤维纺丝性能
低频振荡测试能够显示不同批次材料的弹性性质的差异。在粘度下没有观察到差异，表明材料具有一致的分子量。低频时弹性的差异与分子量分布（MWD）的差异有关，结果更广泛的MWD导致增加的分子链纠缠，阻碍了纤维纺丝过程的拉伸过程。这反过来导致最终产品中的不一致。
图5．两个HDPE管道的频率扫描数据。具有较高弹性模量的样品产生了较大的压板管。
图6．复合粘度随频率的变化规律。请注意，没有明显的差异是显而易见的。
图7．贮存模量与频率的关系。坏样品具有更多弹性，导致纤维直径不一致。
现代劳动流变试验仪器。毛细管挤出流变仪
先进的毛细管挤出流变仪包括一个温度控制的筒体，包含一个或多个精密孔，在出口安装有毛细管模具。
熔体压力传感器直接安装在模具上方，以记录聚合物熔体以程序设定的流速通过模具时的压力降。通过使用毛细管模具和“孔口”或“零长度”模具，聚合物熔体的剪切和拉伸粘度可以根据剪切和拉伸速率同时测定。
通过通过将聚合物的股线通过一系列速度控制的夹辊通过一系列速度控制的辊隙和记录力（熔体）作为旋转速度的函数，可以通过将额外的附件进行额外的附件，如果激光扫描量表和挤出的熔体强度，并且通过将力（熔体张力）记录为速度的速度，则可以通过通过速度控制的夹持器。
毛细管流变仪的一般规则
作为一般规则，毛细管流变仪用于测量熔体在比旋转流变仪更高的剪切速率下的特性，并允许在典型的加工条件下测定流动行为。一个特别重要的考虑是在比其他技术(如反向旋转滑轮装置)更高的拉伸速率下测量拉伸性能的能力，更重要的是在加工线上遇到的拉伸速率下测量拉伸性能的能力。
图8和9显示了剪切和延伸数据，其说明了重要且通常被忽略的点：两个聚合物可以具有几乎相同的剪切流动行为，但是可能表现出相当大的延伸性质。如前所述，许多聚合物方法（纤维纺丝，吹塑）是基本的延伸过程，因此延伸粘度的测定比测量剪切粘度更重要。
图8．剪切粘度与剪切速率的关系。这两种橡胶的数据是无法区分的。
图9．伸展粘度与图8所示相同材料的延伸速率相比延长速率。扩展有明显的差异。欧洲杯足球竞彩
图10．熔体破裂的证据是由振荡压力信号显示的。该材料是在190˚C下测量的聚丙烯。
毛细管流变仪的应用
毛细管流变仪通常用于检查处理行为，而不是确定流变参数：两个示例可以确定流量不稳定性区域和壁滑的测量或临界应力。
图11。200˚C的HDPE排序图。恒定压力线揭示了墙壁滑动的证据。
图12．在200˚C下HDPE的滑移速度与剪切速率。滑移速度采用穆尼法计算。
流动不稳定性
流动不稳定性或熔体骨折通常是拉伸应力的结果，当熔体从大横截面流到较小的熔体时。如果拉伸应力变大，则熔体裂缝。随着模头的长度增加并且随着模具温度的增加，熔体骨折的效果变得不太明显。
增加模具长度可以消除模具入口截面变化的影响，提高温度可以降低黏度，并在相同剪切速率下降低应力。在毛细管流变仪中，熔体断裂的区域显示为如下所示的熔体压力信号的规则振荡。熔体有效地断裂，然后随着相邻元素经历不同的延伸历史，因此在离开模具时将以不同的方式膨胀，而进行改革。
毛细管流变仪的基本假设
计算时的一个基本假设流变毛细管流变仪的特性是，在毛细管模具壁上的材料是固定的——这就是所谓的粘附条件。在实践中，聚合物熔体在临界应力下偏离这种情况，材料流动是剪切流叠加在塞流上的组合。
在毛细管流变仪中，通过测量至少三组具有相同长径比的毛细管模具在相同温度下的流动曲线，可以分析壁面滑移和临界应力的确定。对于没有经历壁面滑移的材料，将产生相同的剪切应力与剪切速率剖面。
在壁面滑移的情况下，在恒定的剪切速率下，切应力随着模具直径的增大而减小。通过对流动数据的分析，可以确定“滑移速度”和临界应力。计算流体动力学软件包通常需要这些参数以及剪切和拉伸粘度数据来预测模具和挤压型材中熔体的流动。
以上两个例子说明了毛细管挤出流变仪可以用来帮助预测聚合物熔体的加工性能。其他测试机制也可以:通过多种流量曲线测量或粘度随时间的变化来测定聚合物降解;在恒定挤压压力下开始流动的临界温度测量;停止流动后的应力松弛;熔体在恒定温度下的压缩性等。
结论
聚合物熔体流变学是一个复杂的主题，需要仔细的实验设计，以获得满足调查员要求所需的信息。旋转流变仪是当要求获得有关分子结构的信息以及这影响处理特征时的优选选择。特别地，能够通过测量粘弹性，容易地提取有关平均分子量和分子量分布的信息的能力使旋转流变仪成为强大的工具。
毛细管流变仪扩展了实验室中可达到的剪切速率范围，超出了旋转仪器的可用范围，并允许在典型的处理条件下测量流动特性。此外，在实际生活条件下，能够很容易地确定剪切和拉伸性能，这为聚合物生产商和加工人员提供了信息，这对聚合物熔体的成功使用至关重要。最后，毛细管流变仪使加工问题可以在一个可控的环境下进行调查，而无需在工厂车间停止生产。
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这些信息已经从Malvern Panalytical提供的材料中获得，审查和改编。欧洲杯足球竞彩
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