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      什么是粘度測量中的爬桿效應(包軸效應)?如何處理

      爬桿效應是高聚物具有粘彈性的表現之一。對于粘性流體,由于離心力的作用,液面將呈凹形(左圖);與粘性流體不同,盛在容器里的高分子液體(粘彈性流體),當這種樣品中放入轉子旋轉時,沒有因為慣性作用而甩向容器壁附近,反而環繞在棒附近,出現沿棒向上爬的爬桿現象(右圖),這種現象稱為韋森堡效應,法向應力效應,又稱包軸效應。

      出現這一現象的原因是這種高分子物料具有彈性,由于高分子流體在流動中形成各向異性結構而產生的:在旋轉時具有彈性的大分子鏈會沿著圓周方向取向并出現拉伸變形,從而產生朝向軸心的壓力,離軸越近的地方剪切速率就越大,故法向應力越大,相應的,高分子鏈的彈性恢復力就越大,于是使得液體沿軸向上擠,就出現了爬桿現象。

       

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      什么是粘彈性流體?有粘性液體和彈性固體的特性。

      粘性液體:受力,流動,產生永久性形變

      彈性固體:受力,變形,去除外力,形變恢復

      粘彈性流體:受力時產生形變,去除外力,形變部分回復,受力時間越長,形變恢復部分越少。

       

      爬桿效應的不利后果及其克服辦法:

      1、 爬竿效應對于高分子溶液而言是正常的,只要分子量達到一定數必然要爬竿,這也是高分子溶液彈性的體現。用普通粘度計來測量時由于爬桿現象,得到的數據經常是大于真實的粘度值,同時這類物料實際又是假塑性剪切變稀的,因此對這類物料的特性經常使測試者感到困惑。

      2、 要想克服爬桿效應的方法:

      針對這類物料,不能采用同軸圓柱體轉子,最簡單的方法是采用RST-CPS 錐板流變儀,根據物料的粘度范圍選用CP25-1 CP50-1 轉子,可以先做一下剪切率掃描,得到基本的流變曲線,然后根據情況確定最后的測量條件,一般建議采用低剪切率進行測量。如下圖所示,一個聚合物在不同聚合條件下的流變曲線。從曲線可以發現,該物料是假塑性流體,經過實驗也發現具有觸變性,最后確定在較低剪切率(該樣品采用8 S-1)的條件下進行測量,可以獲得穩定可靠的粘度值,給生產工藝的確定提供了可靠的實驗數據。

      對于粘彈性體或凝膠類樣品(高分子聚合度高,濃度高)來說,采用錐板流變儀不斷線性增加和降低樣品受到的應力和剪切率方法,可以從一定程度上限制內部結構的彈性回復對數據造成不一致的麻煩,因此使用RST流變儀是更適合該樣品的測試,具體測量的條件:可以采用剪切率掃描進行流變曲線測試,或者選用一個比較低的剪切率(0-20 S-1)進行一段時間的測量,再取平均值。

      現截然不同的結果(用戶樣品出現濺膠現象,外來樣品卻能正常生產)。


       

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