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1、流变应用培训流变应用培训第一部分：流变学基础1.流变基础知识2.流变测量知识介 绍 流变学定义剪切应变变形想象一个放置在固定面上的类似橡胶状材料的立方体H剪切应变变形在上端面施加一个力，该力就产生一个形变Force, F剪切应变变形在上端面施加一个力，该力就产生一个形变Force, F剪切应变变形在上端面施加一个力，该力就产生一个形变Force, F剪切应变变形在上端面施加一个力，该力就产生一个形变Force, Fdu（剪切应变）（剪切应变）Shear Strain = du / hh剪切应变变形应变 = 位移 间隙剪切应力 力 = N 面积 m21 N/m2 = 1 PaForce, Fh粘
2、性流动Force, Fh粘性流动Constant velocity, vForce, FhConstant velocity, v粘性流动Force, FhConstant velocity, v粘性流动粘性流动Force, FhConstant velocity, v剪切速率剪切速率 = d 应变 d 时间生产和应用中典型的剪切速率流 变 测 量模拟应用工艺(短期)微观结构信息 (长期)剪切粘度粘度 = 剪切应力 剪切速率粘度 和 应用粘度粘度剪切剪切 速率速率s-1 (或或 应力应力)低高10-6106储藏沉降下垂流平运输浸渍混合挤出泵输送刷涂喷溅粘度计粘度计流变仪流变仪辊涂反向印刷1测量
3、系统典型测量夹具Cone and PlateCone and PlateCup and BobCup and Bob平行板平行板的不利之处0 5 10s-1锥 板锥 和 板0s-1 5s-1 10s-110s-1 10s-1 10s-1锥板的不利之处杯 和 转子 (同轴圆桶)杯和转子的不利之处 屈服应力流变学家的定义屈服应力剪切应力剪切应力剪切速率剪切速率没有流动，直到施加了某一剪切应力非流变学家的定义测量屈服应力的三种方法剪切速率扫描剪切应力剪切应力剪切速率剪切速率施加不同的剪切速率，并假设线性响应外推到零剪切屈服应力屈服应力Bingham 方程yy = c + mx应力 = 屈服应力 +
4、塑性粘度 x 剪切速率测量屈服应力剪切应力剪切应力时间时间剪切应力剪切应力时间时间浆料的屈服应力测量Yield Stress瞬时粘度剪切应力多步蠕变测量柔量, J时间1Pa2Pa3Pa触 变 性触变行为触变行为之基础颗粒物絮凝氢键颗粒包覆颗粒包覆- Primary, secondary and extender聚合物 / 溶剂触 变 性触变性测量Hysteresis Loop (触变环)应力应力剪切速率剪切速率Up RampDown RampHysteresis Loop (触变环)应力应力剪切速率剪切速率AreaPre-shear Creep 法时间应力预剪切蠕变结构时间蠕变结果Pre-Sh
5、ear Oscillation 法GG”Critical Time粘 弹 性粘 弹 性动态测量施加施加 应变应变 或或 应力应力测量测量 应力应力 或或 应变应变相位角时间动态测量测得的参数动态测量测得的参数理想弹性材料的相位角零应力产生零应变零应力产生零应变理想弹性材料的相位角最大应力产生最大应变最大应力产生最大应变理想弹性材料的相位角零应力，材料回到零应变零应力，材料回到零应变理想弹性材料的相位角最大负应力产生最大负应变最大负应力产生最大负应变理想弹性材料的相位角零应力产生零应变零应力产生零应变理想弹性材料理想粘性材料的相位角零应力产生零应变零应力产生零应变理想粘性材料的相位角当应力增加时
6、，样品加速当应力增加时，样品加速理想粘性材料的相位角当应力减少时，样品减速并达到最大应变当应力减少时，样品减速并达到最大应变理想粘性材料的相位角当应力负增加时，样品在负方向上加速当应力负增加时，样品在负方向上加速理想粘性材料的相位角当应力回到零时，样品减速并达到最大负应变当应力回到零时，样品减速并达到最大负应变理想粘性材料的相位角应力和应变相位差90因此相位角等于 90相位角是弹性的量度相位角越大，材料粘性越大相位角越小，材料弹性越大动态测量计算得到的参数动态测量计算得到的参数线性粘弹性模量应力 或 应变LVRnon-LVR样品稳定性频率扫描 可测时间尺度下的结果Long Timescale
7、Short TimescaleLong Timescale Short TimescaleSilly Putty Sample蠕变测量模型模拟Burgers ModelJgJdJgJdsome 柔量, J (1/Pa)J0r时间Joc蠕变测量Maxwell ModelJgJdKelvin/Voigt Model零剪切粘度 - 没有屈服应力屈服应力 - 无限大的零剪切粘度蠕变结果蠕变测试，找出零剪切粘度柔量, J时间1, 2 & 3Pa5PaMust be at steady state4Pa粘度 vs 剪切速率粘度, 剪切速率, (s-1 x 10-3)354216708910应力松弛测量应力
8、松弛测量时间 log secs0.0010.010.1110100应变 %瞬时阶跃应变 恒定应变101.00.10.01应力松弛测量时间 log secs0.0010.010.1110100G 松弛模量 (Pa)H (Pa)松弛时间谱参考文献A basic introduction to rheology; Bohlin Instruments.Viscoelastic properties of polymers; J D Ferry. John Wiley & Sons. ISBN: 0-471-04894-1An introduction to rheology; H A Barnes, J F Hutton, K Walters. Elsevier. ISBN: 0-444-87469-0北京正通远恒科技有限公司地址：北京市朝阳区胜古北路甲3号210室邮编：100029 电话：（010）64415767，64426982传真：（010）64425485 网址：http:/ E-MAIL: