研究黏彈行為的實驗方法

1、研究黏彈行為的實驗方法什么是粘彈性？什么是粘彈性？ 聚合物在加工過程中通常是從固體變?yōu)橐后w（熔融聚合物在加工過程中通常是從固體變?yōu)橐后w（熔融和流動），再從液體變固體（冷卻和硬化），所以加工和流動），再從液體變固體（冷卻和硬化），所以加工過程中聚合物于不同條件下會分別表現(xiàn)出固體和液體的過程中聚合物于不同條件下會分別表現(xiàn)出固體和液體的性質(zhì)，即表現(xiàn)出性質(zhì)，即表現(xiàn)出彈性和粘性彈性和粘性。但是由于聚合物大分子的。但是由于聚合物大分子的長鏈結(jié)構(gòu)和大分子運動的逐步性質(zhì)，聚合物的形變和流長鏈結(jié)構(gòu)和大分子運動的逐步性質(zhì)，聚合物的形變和流動不可能是純彈性和純粘性的，動不可能是純彈性和純粘性的，塑料對應(yīng)力的響應(yīng)兼有

2、塑料對應(yīng)力的響應(yīng)兼有彈性固體和粘性流體的雙重特性稱粘彈性。彈性固體和粘性流體的雙重特性稱粘彈性。 粘彈性的三種表現(xiàn)粘彈性的三種表現(xiàn) 彈性彈性材料恢復(fù)形變的能力，與時間無關(guān)。材料恢復(fù)形變的能力，與時間無關(guān)。 粘性粘性阻礙材料產(chǎn)生形變的特性與時間相關(guān)。阻礙材料產(chǎn)生形變的特性與時間相關(guān)。 粘彈性粘彈性材料既有彈性，又有粘性。材料既有彈性，又有粘性。表征黏彈行為的方法表征黏彈行為的方法表征材料黏彈行為的主要方法有五種類型，每種表征材料黏彈行為的主要方法有五種類型，每種方法具有一定的測量方法具有一定的測量頻率頻率范圍范圍: :蠕變和應(yīng)力松弛測定蠕變和應(yīng)力松弛測定 : : 1010104 4 HzHz瞬態(tài)

3、測量瞬態(tài)測量瞬態(tài)測量包括蠕變和應(yīng)力松弛，屬靜態(tài)黏彈性試驗。 蠕變儀蠕變儀蠕變試驗是在恒溫，恒定負荷恒溫，恒定負荷的條件下檢測試樣的應(yīng)變隨時間的變化。測試時，試樣夾與上下夾具上，受到下夾具和負荷的拉力，產(chǎn)生蠕變。線性位移傳感器與試樣串聯(lián)，該傳感器是由一個帶有鐵芯的差動變壓器構(gòu)成。位移作為時間函數(shù)通過記錄儀或計算機記錄。試樣可以被流體包圍，以變化其測量溫度。 應(yīng)力松弛儀應(yīng)力松弛儀 應(yīng)力松弛試驗是在應(yīng)力松弛試驗是在恒溫，恒定應(yīng)變恒溫，恒定應(yīng)變的條件下測量試樣應(yīng)力隨時間的變的條件下測量試樣應(yīng)力隨時間的變化。應(yīng)力松弛儀是利用模量比試樣化。應(yīng)力松弛儀是利用模量比試樣大得多的彈簧片，通過其位置改變大得多的彈

4、簧片，通過其位置改變來測定試樣拉伸時的應(yīng)力松弛過程。來測定試樣拉伸時的應(yīng)力松弛過程。具體的說，當(dāng)試樣被拉桿拉長時，具體的說，當(dāng)試樣被拉桿拉長時，彈簧片向下彎曲；當(dāng)試樣發(fā)生應(yīng)力彈簧片向下彎曲；當(dāng)試樣發(fā)生應(yīng)力松弛時，彈簧逐漸回復(fù)原狀。利用松弛時，彈簧逐漸回復(fù)原狀。利用差動變壓器差動變壓器測定彈簧片的回復(fù)形變，測定彈簧片的回復(fù)形變，然后換算成應(yīng)力。試樣的測試溫度然后換算成應(yīng)力。試樣的測試溫度也可以通過恒溫裝置來調(diào)節(jié)。也可以通過恒溫裝置來調(diào)節(jié)。動態(tài)測量動態(tài)測量 動力學(xué)測試包括動力學(xué)測試包括自由衰減法自由衰減法（如扭擺法和扭辮法）、（如扭擺法和扭辮法）、強迫強迫共振法共振法（包括振簧法和懸線法）、（包括

5、振簧法和懸線法）、強迫非共振法強迫非共振法和和聲波傳播法聲波傳播法（含聲脈沖傳播法和超聲脈沖法）。（含聲脈沖傳播法和超聲脈沖法）。扭擺法及扭擺法及扭擺扭擺儀儀 扭擺法扭擺法：測定聚合物的：測定聚合物的切切變模量變模量和和對數(shù)減量。對數(shù)減量。 原理：高聚物一端固原理：高聚物一端固 定，另一端與一個自由振定，另一端與一個自由振動的慣性體相連接。當(dāng)由動的慣性體相連接。當(dāng)由外力使慣性體扭轉(zhuǎn)一個角外力使慣性體扭轉(zhuǎn)一個角度時，試樣受到一扭轉(zhuǎn)變度時，試樣受到一扭轉(zhuǎn)變形，外力除去后，由于試形，外力除去后，由于試樣的彈性回復(fù)力使慣性體樣的彈性回復(fù)力使慣性體開始做開始做扭轉(zhuǎn)自由振動扭轉(zhuǎn)自由振動，因，因此這一裝置就

6、稱為扭擺。此這一裝置就稱為扭擺。由于試樣內(nèi)部高分子的內(nèi)由于試樣內(nèi)部高分子的內(nèi)摩擦作用，振動受到阻尼摩擦作用，振動受到阻尼衰減，振幅隨時間增加而衰減，振幅隨時間增加而減小。減小。夾具試樣慣性棒 由于聚合物的內(nèi)耗，體系的彈性能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊?，振動的振幅隨時間衰減。扭辮法2020世紀世紀6060年代發(fā)明，其原理年代發(fā)明，其原理和數(shù)據(jù)處理方法均與扭擺法和數(shù)據(jù)處理方法均與扭擺法類似，扭辮法是在扭擺法基類似，扭辮法是在扭擺法基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，同屬于礎(chǔ)上發(fā)展出來的，同屬于自自由衰減振動由衰減振動。二者的主要區(qū)別在于制樣不二者的主要區(qū)別在于制樣不同，扭辮法是將聚合物溶液同，扭辮法是將聚合物溶液或熔融體浸漬在一特

7、制的辮或熔融體浸漬在一特制的辮子上進行測試，適用于難成子上進行測試，適用于難成型的聚合物測試，并易于做型的聚合物測試，并易于做膠狀樹脂的固化反應(yīng)研究。膠狀樹脂的固化反應(yīng)研究。 換能器下偏光片硅光電池輸出信號光源燈泡樣品辮子惰性纖維編織而成啟動裝置實驗時，啟動器使辮子扭轉(zhuǎn)一定的角度，它便自由扭動起來，帶動換能盤轉(zhuǎn)動使上、下偏振片間夾角周期性變化，從而使透射光強度發(fā)生變化，這種變化由光電池轉(zhuǎn)變成電信號后，由記錄儀記錄出與扭擺法衰減曲線相似的圖形。 動態(tài)粘彈譜儀（Dynamic Viscoelastic Spectroscopy, DVES） 動態(tài)粘彈譜是目前用于研動態(tài)粘彈譜是目前用于研究聚合物的熱

8、力學(xué)性能究聚合物的熱力學(xué)性能的幾種方法中應(yīng)用最廣泛的幾種方法中應(yīng)用最廣泛的方法，自動化程度高，的方法，自動化程度高，靈敏度高。靈敏度高。動態(tài)粘彈譜法是動態(tài)粘彈譜法是非共振強非共振強迫振動法迫振動法。 平移器振蕩器控溫箱傳感器212動態(tài)粘彈譜儀示意圖 1.樣品； 2.夾具 試樣在控溫箱中，兩端被夾試樣在控溫箱中，兩端被夾在夾具中，一端的夾具接振在夾具中，一端的夾具接振蕩器，另一端的夾具接傳感蕩器，另一端的夾具接傳感器。振蕩器將一定頻率的正器。振蕩器將一定頻率的正弦變化的應(yīng)力作用于試樣，弦變化的應(yīng)力作用于試樣，同時此應(yīng)變也反應(yīng)到平移器，同時此應(yīng)變也反應(yīng)到平移器，試樣產(chǎn)生的應(yīng)力則由傳感器試樣產(chǎn)生的應(yīng)力則由傳感器接收。平移器和傳感器將接接收。平移器和傳感器將接收到的應(yīng)變和應(yīng)力的變化信收到的應(yīng)變和應(yīng)力的變化信號同時輸送到信號放大器和號同時輸送到信號放大器和計算機，經(jīng)放大的信號輸入計算機，經(jīng)放大的信號輸入記錄儀可繪制出記錄儀可繪制出模量溫度模量溫度、內(nèi)切角正切溫度內(nèi)切角正切溫度的關(guān)系曲的關(guān)系曲線。