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粘度测量中的爬杆效应(包轴效应)?如何处理
来源:东南科仪    发布时间:2019-06-28    阅读:396次
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爬杆效应是高聚物具有粘弹性的表现之一。对于粘性流体,由于离心力的作用,液面将呈凹

形(左图);与粘性流体不同,盛在容器里的高分子液体(粘弹性流体),当这种样品中放

入转子旋转时,没有因为惯性作用而甩向容器壁附近,反而环绕在棒附近,出现沿棒向上爬

爬杆现象(右图),这种现象称为韦森堡效应,法向应力效应,又称包轴效应。

出现这一现象的原因是这种高分子物料具有弹性,由于高分子流体在流动中形成各向异性结

构而产生的:在旋转时具有弹性的大分子链会沿着圆周方向取向并出现拉伸变形,从而产生

朝向轴心的压力,离轴越近的地方剪切速率就越大,故法向应力越大,相应的,高分子链的

弹性恢复力就越大,于是使得液体沿轴向上挤,就出现了爬杆现象。

图片1.jpg 什么是粘弹性流体?有粘性液体和弹性固体的特性。

粘性液体:受力,流动,产生永jiu性形变

弹性固体:受力,变形,去除外力,形变恢复

粘弹性流体:受力时产生形变,去除外力,形变部分回复,受力时间越长,形变恢复部分越

少。

爬杆效应的不利后果及其克服办法:

1 爬竿效应对于高分子溶液而言是正常的,只要分子量达到一定数必然要爬竿,这也是高

分子溶液弹性的体现。用普通粘度计来测量时由于爬杆现象,得到的数据经常是大于真实的

粘度值,同时这类物料实际又是假塑性剪切变稀的,因此对这类物料的特性经常使测试者感

到困惑。


2 要想克服爬杆效应的方法:

针对这类物料,不能采用同轴圆柱体转子,zui简单的方法是采用 RST-CPS 锥板流变仪,根据

物料的粘度范围选用 CP25-1  CP50-1 转子,可以先做一下剪切率扫描,得到基本的流变曲

线,然后根据情况确定zui后的测量条件,一般建议采用低剪切率进行测量。如下图所示,一

个聚合物在不同聚合条件下的流变曲线。从曲线可以发现,该物料是假塑性流体,经过实验

也发现具有触变性,zui后确定在较低剪切率(该样品采用 8 S-1)的条件下进行测量,可以

获得稳定可靠的粘度值,给生产工艺的确定提供了可靠的实验数据。

对于粘弹性体或凝胶类样品(高分子聚合度高,浓度高)来说,采用锥板流变仪不断线性增

加和降低样品受到的应力和剪切率方法,可以从一定程度上限制内部结构的弹性回复对数据

造成不一致的麻烦,因此使用 RST 流变仪是更适合该样品的测试,具体测量的条件:可以采

用剪切率扫描进行流变曲线测试,或者选用一个比较低的剪切率(0-20 S-1)进行一段时间

的测量,再取平均值。

现截然不同的结果(用户样品出现溅胶现象,外来样品却能正常生产)。


 

 
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