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旋转流变仪之稳态模式

发布时间:2024-04-07
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旋转流变仪的测试模式一般可以分为稳态测试、瞬态测试和动态测试,区分它们的标准是应变或应力施加的方式。稳态测试用连续的旋转来施加应变或应力以得到恒定的剪切速率,在剪切流动达到稳态时,测量由于流体形变产生的扭矩。瞬态测试是指通过施加瞬时改变的应变(速率)或应力,来测量流体的响应随时间的变化。


动态测试主要指对流体施加振荡的应变或应力,测量流体响应的应力或应变。动态测试中,可以使用在被测试材料共振频率下的自由振荡,或者采用在固定频率下的正弦振荡。这两种方式都可用来测量粘度和模量,不同的是在固定频率下的正弦振荡测试在得到材料性能频率依赖性的同时,还可得到其性能的应变或应力依赖性。这些工作模式对于旋转流变仪,如同轴圆筒、锥板和平行板夹具都是一致的。


(一)稳态模式

1、稳态速率扫描

稳态速率扫描通常是在应变控制型流变仪上完成的。稳态速率扫描施加不同的稳态剪切形变,每个形变的幅度取决于设定的剪切速率。通常数据的采集可以是自动模式(在每个速率下进行一次测量)或手动模式(根据用户的指令进行测量)。剪切速率可以是对数变化、线性变化或离散的。实验中所要确定的参数为:温度,扫描模式(对数、线性或离散),测量延迟时间(从施加当前的剪切速率到测量之间的时间间隔),数据采集模式(自动、手动),旋转方向(对于正的扫描速率,旋转方向确定第一个剪切速率下驱动电机的旋转方向),每次测量的旋转方向(可以有两种,一种是数据采集时驱动电机都以设定的旋转方向旋转;另一种是数据采集分两次完成,两次分别是驱动电机以设定的方向旋转和以与设定相反的方向旋转,最终的数据是取二者的平均)。这些参数的设置在不同的流变仪中可能会有一些差异,但基本原理都相同。稳态速率扫描可以得到材料的粘度和法向应力差与剪切速率的关系。对于灵敏度很高的流变仪,可以测量到极低剪切速率下的响应,也就可以得到零剪切粘度。


2、触变循环

触变循环对材料施加线性增大或减小的稳态剪切速率。实验中所要确定的参数有:温度,最终剪切速率,达到最终剪切速率的时间,方向(对于正的最终剪切速率,方向确定驱动电机的旋转方向)。一般可以设置多个连续的区间,第一个区间的初始剪切速率为零,其它区间的初始剪切速率为上一个区间的最终剪切速率。触变循环可以反映材料在不断变化的剪切速率下的粘度变化,因此也就可以反映出材料结构随剪切速率变化的规律。