[發(fā)明專利]一種高聚物動(dòng)態(tài)流變條件下壁滑長(zhǎng)度的測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310277102.3
• 申請(qǐng)日: 2013-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN103353433A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李景慶;王磊;蔣世春;尚英瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N11/00
• 分類號(hào): G01N11/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子流變技術(shù)領(lǐng)域，更加具體地說，涉及在動(dòng)態(tài)流變測(cè)試中，一種測(cè)試高聚物流體壁滑長(zhǎng)度的方法。

背景技術(shù)

隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，高分子材料得到了廣泛的應(yīng)用，無論是在日常生活中還是在航天航空等高精尖技術(shù)領(lǐng)域，高分子材料都是不可或缺的，高分子材料制品的加工和成型對(duì)其應(yīng)用具有重要意義，因此高分子流體流動(dòng)行為的研究獲得了很多關(guān)注，但是在流動(dòng)過程中高分子流體的壁滑現(xiàn)象對(duì)其加工條件非常敏感，同時(shí)也對(duì)材料制品的性能有較大影響，因此高分子流體的壁滑現(xiàn)象對(duì)高分子材料加工的進(jìn)一步發(fā)展有著重要意義。

流變學(xué)測(cè)試是通過給聚合物等流體施加一定的流場(chǎng)，進(jìn)而測(cè)定其在特定流場(chǎng)下流變響應(yīng)的表征方法，對(duì)于了解聚合物等流體中的結(jié)構(gòu)信息和加工過程中材料的流動(dòng)行為及其控制具有重要意義。如用流變學(xué)的方法模擬材料加工過程中的流場(chǎng)條件，進(jìn)而可以測(cè)試出該條件下的流體行為，對(duì)了解真正加工過程中流場(chǎng)對(duì)流體所產(chǎn)生的作用及其進(jìn)一步對(duì)材料或最終制品的性能所產(chǎn)生的影響有重要參考價(jià)值。高聚物流體的壁滑機(jī)理和行為方面的研究，多年來已受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，很多學(xué)者都對(duì)靜態(tài)流變條件下的壁滑問題進(jìn)行了報(bào)道，并確定了用壁滑長(zhǎng)度或壁滑速度的表征方法。關(guān)于在動(dòng)態(tài)流變條件下的壁滑問題，由于動(dòng)態(tài)流變條件下流體受到的是交變流場(chǎng)，即交變應(yīng)力或應(yīng)變下產(chǎn)生有一定相位差滯后的交變應(yīng)變或交變應(yīng)力信號(hào)，在流場(chǎng)作用下的剪切速率也是交變的，不再是穩(wěn)態(tài)流變中的穩(wěn)定剪切速率，因此在穩(wěn)態(tài)流變中確立的確定壁滑長(zhǎng)度或壁滑速度的方法不再適用于動(dòng)態(tài)流變條件下，如何確定高聚物流體等在動(dòng)態(tài)流變條件下的壁滑情況，了解和掌握其中的真實(shí)流場(chǎng)，成為一個(gè)有一定技術(shù)難度的問題，而要發(fā)揮動(dòng)態(tài)流變方法在關(guān)聯(lián)聚合物流體結(jié)構(gòu)和流變行為之間的關(guān)系方面與穩(wěn)態(tài)流變相比所具有的優(yōu)勢(shì)，并一定程度上用于反映不同加工條件下的流體行為，確定出動(dòng)態(tài)流變條件下的壁滑長(zhǎng)度并進(jìn)而獲得流體的真實(shí)動(dòng)態(tài)流變行為是非常重要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，以解決現(xiàn)有技術(shù)在高聚物流體動(dòng)態(tài)流變測(cè)試中有關(guān)其真實(shí)壁滑情況時(shí)遇到的困難，即通過使用平行板夾具，以控制應(yīng)力的模式，測(cè)量在不同平行板間距下該聚合物流體的流變行為曲線，如頻率掃描曲線，得到曲線與平行板間距之間的關(guān)系，進(jìn)而由此確定動(dòng)態(tài)流變條件下的壁滑長(zhǎng)度和流體的真實(shí)流變行為。

本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種高聚物流體在動(dòng)態(tài)流變測(cè)試中確定其壁滑情況的測(cè)試方法，按照下述步驟進(jìn)行：

步驟1，把動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)定儀器的溫度控制選擇在需要測(cè)試的溫度下，向動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)定儀器中加入高聚物，并保持在該測(cè)定溫度下進(jìn)行測(cè)試；

在所述步驟1中，選擇帶有平行板夾具的動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)定儀器，例如旋轉(zhuǎn)流變儀，并在平行板間放置已經(jīng)裁制好與平行板尺寸相同的聚合物樣片；在測(cè)試中需要保持高聚物處于流體狀態(tài)，選擇需要測(cè)試的溫度一般為高聚物可流動(dòng)溫度（熔點(diǎn)或者粘流溫度）之上，再加入高聚物后待其形成流體后進(jìn)行測(cè)試；選擇的測(cè)試溫度下高聚物不能流動(dòng)，選擇先在高聚物可流動(dòng)溫度下向動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)定儀器中加入高聚物樣片，待其形成流體后，然后降低到測(cè)試溫度并保持流體狀態(tài)；

步驟2，調(diào)整平行板間距H為預(yù)設(shè)值Hs，并設(shè)定應(yīng)力值，在線性粘彈區(qū)內(nèi)對(duì)高聚物施加周期性剪切應(yīng)力作用，在測(cè)定儀器的頻率范圍內(nèi)逐漸增大角頻率，以獲得相應(yīng)角頻率對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能模量，并選擇該平行板間距Hs時(shí)得到的儲(chǔ)能模量-角頻率曲線作為基準(zhǔn)曲線f_s；

步驟3，調(diào)整平行板間距H為H₁、H₂、......H_n，在相同的應(yīng)力值和頻率變化范圍內(nèi)，掃描得到相應(yīng)的儲(chǔ)能模量-角頻率曲線f₁、f₂、......f_n；

步驟4，以步驟2得到的基準(zhǔn)曲線fs為基準(zhǔn)，在保持曲線縱坐標(biāo)值不變的情況，通過改變儲(chǔ)能模量-角頻率曲線f₁、f₂、......f_n的橫坐標(biāo)值，以使曲線f₁、f₂、......f_n與基準(zhǔn)曲線f_s疊合，即通過分別在儲(chǔ)能模量-角頻率曲線f₁、f₂、......f_n的橫坐標(biāo)值乘以系數(shù)移動(dòng)因子a_H;