用旋轉流變儀測定聚合物溶液的流動曲線

1、一、實驗目的一、實驗目的[1]學會使用LVDV－III流變儀。[2]記錄恒溫條件下，不同轉子轉速下，流體的黏度值、扭矩百分值、剪切應力及剪切率等，并繪制流體的流動曲線。[3]求出流動冪律指數(shù)n和稠度系數(shù)K，并根據(jù)流動冪律指數(shù)n判定所測流體性質(zhì)。二、實驗原理二、實驗原理按照流體力學的觀點，流體可分為理想流體和實際流體兩大類。理想流體在流動時無阻力，故稱為非粘性流體。實際流體流動時有阻力，即內(nèi)摩擦力（或剪切應力），故又稱為粘性流體。根據(jù)作用

2、于流體上的剪切應力與產(chǎn)生的剪切速率之間的關系，粘性流體又分為牛頓流體和非牛頓流體。研究流體的流動特性，對聚合物的加工工藝方面具有很強的指導意義。取相距為dy的兩薄層流體，下層靜止，上層有一剪切力F，使其產(chǎn)生一速度du。由于流體間有內(nèi)摩擦力影響，使下層流體的流速比緊貼的上一層流體的流速稍慢一些，至靜止面處流體的速度為零，其流速變化呈線性。這樣，在運動和靜止面之間形成一速度梯度du／dy，也稱之為剪切速率。在穩(wěn)態(tài)下，施于運動面上的力F，必然

3、與流體內(nèi)因粘性而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力相平衡，據(jù)牛頓粘性定律，施于運動面上的剪切應力σ與速度梯度du／dy成正比，即：σ=FA=ηdu／dy=ηγ式中：η－粘度系數(shù)，又稱為粘度；du／dy－剪切速率，用γ表示，以剪切應力對剪切速率做圖，所得的圖形稱為剪切流動曲線，簡稱流動曲線。(1)牛頓流體的流動曲線是通過坐標原點的一直線。其斜率即為粘度，即牛頓流體的剪切應力與剪切速率之間的關系完全服從于牛頓粘性定律：η=σ／γ，水、酒精、醇類、酯類、油類等均

4、屬于牛頓流體。(2)凡是流動曲線不是直線或雖為直線但不通過坐標軸原點的流體，都稱之為非牛頓流體。此時粘度隨剪切速率的改變而改變，這時將粘度稱為表觀粘度，用ηa表示。聚合物濃溶液、熔融體、懸浮體、漿狀液等大多屬于此類。聚合物流體多數(shù)屬于非牛頓流體，它們與牛頓流體的確有不同的流動特性，兩者的動量傳遞特性也有所差別。進而影響到熱量傳遞、質(zhì)量傳遞及反應結果。對于某些聚合物的濃溶液通常用冪律定律來描述它的粘彈性，即：σ=kγn式中：n－流動冪律指

5、數(shù)；k－稠變系數(shù)（常數(shù)）。表觀粘度又可表示為：ηa=kγn1，冪律定律在表征流體的粘彈性上的優(yōu)點是通過n值的大小來判定流體的性質(zhì)。n1為脹塑性流體；n1為假塑性流體；n＝1為牛頓流體。幾種流體可以按SPDL鍵，然后按數(shù)字鍵可輸入0－99有效的轉子數(shù)。選擇錯誤時，可以通過按數(shù)字鍵來解決，那時使用者再按SPDL鍵，[4]裝上轉子將轉子斜插入樣品（防止出現(xiàn)氣泡），并連接上主機電機桿，調(diào)節(jié)主機高低使溶液液面到達轉子凹槽部分。并插入溫度探測器[5

6、]輸入轉速用數(shù)字鍵和執(zhí)行鍵輸入轉速。本機提供了02600間的任一速度值。[6]開始測量按下MOTONOFF，ESCAPE鍵，開始測量流體的黏度值等。測量開始，等讀數(shù)穩(wěn)定下來，才可以記錄扭矩、粘度值、剪切應力或剪切率，一般要轉動5圈以上。DISPLAY鍵可切換顯示力矩％（%）、黏度（cp）、剪應力SS（Dcm2）及剪切率SR（1S）。記錄四個指標，并附帶單位。（可通過改變轉速或轉子盡可能使力矩％在10%100%以內(nèi)，所測結果較為準確。只有

7、合適的轉子號數(shù)輸入才能顯示剪應力及剪切率值，否則顯示為0。此時用重新輸入轉子號數(shù)）。（2）實驗內(nèi)容）實驗內(nèi)容[1]甲基硅油流動曲線測試：用500ml燒杯轉入合適量的甲基硅油測試，固定轉子及轉子號輸入值，測試并記錄5個不同轉速下甲基硅油的力矩％（%）、黏度（cp）、剪應力SS（Dcm2）及剪切率SR（1S）。[2]一定濃度的聚乙烯醇溶液流動曲線測試：同法測試聚乙烯醇溶液。[3]測試完畢關機，洗凈轉子并用吸水紙吸干水分晾干。五、實驗結果及數(shù)