实验一 转矩流变仪实验
1. 实验重点和难点
1.1 了解转矩流变仪的基本结构及其适应范围;
1.2 熟悉转矩流变仪的工作 原理及其使用方法;
1.3 掌握聚氯乙烯(PVC)热稳定性的测试方法。
2. 实验原理
物料被加到混炼室中,受到两个转子所施加的作用力,使物料在转子与室壁间进行混炼剪切,物料对转子凸棱施加反作用力,这个力由测力传感器测量,在经过机械分级的杠杆和臂转换成转矩值的单位牛顿?米(N?m)读数。其转矩值的大小反应了物料黏度的大小。通过热电偶对转子温度的控制,可以得到不同温度下物料的黏度。
转矩数据与材料的粘度直接有关,但它不是绝对数据。绝对粘度只有在稳定的剪切速率下才能测得,在加工状态下材料是非牛顿流体,流动是非常复杂的湍流,有径向的流动也有轴向的流动,因此不可能将扭矩数据与绝对粘度对应起来。但这种相对数据能提供聚合物材料的有关加工性能的重要信息,这种信息是绝对法的流变仪得不到的。因此,实际上相对和绝对法的流变仪是互相协同的。从转矩流变仪可以得到在设定温度和转速(平均剪切速率)下扭矩随时间变化的曲线,这种曲线常称为“扭矩谱”,除此之外,还可同时得到温度曲线、压力曲线等信息。在不同温度和不同转速下进行测定,可以了解加工性能与温度、剪切速度的关系。转矩流变仪在共混物性能研究方面应用最为广泛。转矩流变仪可以用来研究热塑性材料的热稳定性、剪切稳定性、流动和固化行为。
图1为一般物料的转矩流变曲线,但有些样品没有AB段。
各段意义分别如下。
OA:在给定温度和转速下,物料开始粘连,转矩上升到A点。
AB:受转矩旋转作用,物料很快被压实(赶气),转矩下降到B点(有的样品没有AB段)。
BC:物料在热和剪切力的作用下开始塑化(软化或熔融),物料即由粘连转向塑化,转矩上升C点。
CD:物料在混合器中塑化,逐渐均匀。达到平衡,转矩下降到D。
DE:维持恒定转矩,物料平衡阶段(至少在90s以上)。
…… …… 余下全文