HMLB-400 毛細(xì)管流變儀工作原理
一、毛細(xì)管流變儀用途
流變性能的儀器一般稱為流變儀,有時(shí)又叫粘度計(jì)。在測定和研究塑料熔體流變性的各種儀器中,毛細(xì)管流變儀是一種常用的較為合適的試驗(yàn)儀器,它具有多種功能和寬廣范圍的剪切速率容量。毛細(xì)管流變儀即可以測定塑料熔體在毛細(xì)管中的剪切應(yīng)力和剪切速率的關(guān)系,又可以根據(jù)擠出物的直徑和外觀或在恒定應(yīng)力下通過改變毛細(xì)管的長徑比來研究熔體的彈性和不穩(wěn)定流動(dòng)(包括熔體破裂)現(xiàn)象。從而測其加工行為,作為選擇復(fù)合物配方、尋求*成型工藝條件和控制產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù);或者為輔助成型模具和塑料機(jī)械設(shè)計(jì)提供基本數(shù)據(jù)。
毛細(xì)管流變儀可以測定高聚物的軟化點(diǎn)、熔點(diǎn)、流動(dòng)點(diǎn)、粘度粘流活化能,熱固性材料的固化溫度等性能指標(biāo)。這些數(shù)據(jù)對(duì)研究高聚物流變性能有重要的作用。
如果要尋找一臺(tái)精密的熔融指數(shù)儀,那么可以考慮使用毛細(xì)管流變儀。一般的熔融指數(shù)儀測量的只是剪切速率/黏度曲線上的一點(diǎn),只能對(duì)材料的流動(dòng)性或平均分子量進(jìn)行的評(píng)估,而毛細(xì)管流變儀可以測定材料黏度隨溫度及壓力的變化。試驗(yàn)時(shí),溫度恒定,活塞以幾種不同的速率移動(dòng),這樣就能知道黏度與剪切速率和剪切力之間的關(guān)系,
二、試驗(yàn)原理
毛細(xì)管流變儀測試的基本原理是:設(shè)定一個(gè)無限長的圓形毛細(xì)管中,塑料熔體在管中的流動(dòng)為一種不可壓縮的粘性流體的穩(wěn)定層流流動(dòng);由于流體具有粘性,它必然受到來自管壁與流體方向相反的作用力。通過粘滯阻力應(yīng)與推動(dòng)力相平衡等流體力學(xué)過程原理的推導(dǎo),可得到管壁處的剪切應(yīng)力和剪切速率與壓力、熔體流速的關(guān)系如下:
材料流經(jīng)毛細(xì)管時(shí)的剪切應(yīng)力為:
τ=R·⊿P/2L (1)
其中 R—毛細(xì)管的內(nèi)半徑,這里 R=0.635 mm
⊿P—材料流經(jīng)毛細(xì)管的壓力差kg/cm2
L—毛細(xì)管的長度,例如選擇長徑比為30:1的毛細(xì)管,L=38.1mm
剪切速率為: =4Q/πR3 (2)
其中 Q—擠出流量cm3/s
由此,在溫度和毛細(xì)管長徑比(L/2R)一定的條件下,測定不同的壓力下塑料熔體通過毛細(xì)管的流動(dòng)速率Q,由流動(dòng)速率和毛細(xì)管兩端的壓力差⊿P,可計(jì)算出相應(yīng)的剪切應(yīng)力和剪切速率,將一組對(duì)應(yīng)的τ和 在對(duì)數(shù)座標(biāo)紙上繪制流動(dòng)曲線,即可求得非牛頓指數(shù)(n)和熔體的表觀粘度(ηa);改變溫度或改變毛細(xì)管長徑比,則可得到代表粘度對(duì)溫度依賴性的粘流活化能;以及離模膨脹比等表征流變特性的物理參數(shù)。
三、實(shí)驗(yàn)原料
熱塑性塑料如PE、PP、PS及其復(fù)合物粉料、粒料、條狀薄片或模壓塊料等;實(shí)驗(yàn)前應(yīng)根據(jù)材料類別和性質(zhì)作相應(yīng)處理,如干燥等。
當(dāng)塑料熔體通過毛細(xì)管口模時(shí),由安裝在毛細(xì)管口模處的壓力傳感器和熱電偶測試出熔體的壓力和溫度,微機(jī)記錄下熔體壓力和溫度數(shù)值。
四、數(shù)據(jù)處理
1、啟動(dòng)操作應(yīng)用軟件。
2、輸入實(shí)驗(yàn)報(bào)告信息。
3、添加數(shù)據(jù)文件及輸入實(shí)驗(yàn)參數(shù),進(jìn)行試驗(yàn)操作。
4、篩選數(shù)據(jù)。查看篩選的數(shù)據(jù),檢查數(shù)據(jù)的有效性和合理性。
5、顯示曲線,顯示數(shù)據(jù)。
6、試驗(yàn)結(jié)束,打印保存數(shù)據(jù)及曲線。
7、關(guān)閉系統(tǒng)。