流变学基础及应用
195页1、流变学基础及应用,S,MZ,HU,HH,Welcome,使用牙膏时挤出要容易,挤出后要求挺括,在牙刷上不能下陷,刷牙时又要轻松,这就是要求牙膏遇剪切时粘度迅速下降,而静止时又要具备一定的屈服应力,以保持坚挺。,牙膏一个典型的流变学问题,提 纲,I. 流变学基础 1流变学定义及发展历史 2. 粘度计及流变仪简介 3. 稳态流变学 4. 动态流变学 4.1 弹性行为及剪切模量 4.2 粘弹性行为 4.3 蠕变测试 4.4 弛豫测试 4.5 振荡测试 II. Physica MCR300流变仪简介 III. Physica MCR300流变仪应用演示,I. 流变学基础,The person in the picture: Thomas G. Mezger, Rheologist of Anton-Paar,1 流变学及其发展历史, 什么是流变学? 流变学:研究物质流动和变形的科学 Rheology = the science of deformation and flow of matter (Society Of Rheology, SOR),希腊语: rheos = to flow,流动
2、,流 动 行 为,www.physica.de,变 形 行 为,古代 “万物皆流” 1676 虎克定律:弹性固体(形变与受力成正比) 1687 牛顿定律:粘性液体(流动阻力与流动速度成正比) 1905 爱因斯坦:悬浮液粘度方程(h = hs(1+2.5f)) 1920 宾汉(Bingham)提出“流变学”概念 1945 首台旋转粘度计面世(Brookfield) 1951 首台旋转流变仪Rheogoniometer(Weissenberg) 自1970年开始,流动曲线测试代替以前的单点测试 自1980年开始,大规模使用数控和计算机,流变学得到较大发展, 流变学的发展历史, 中国的流变学,“我国流变学的应用研究起步较晚,20世纪60年代还只有个别自发研究,目前的应用研究领域较少,甚至连流变学赖以发展的聚合物加工行业也知之不多。以塑料制品为例,塑料厂引进的模具吃进口的聚合物粒子时,制品光滑、美观,可以和国外的同类产品相媲美,而一旦换成国产原料粒子时,产品质量就下降。这是因为所使用的模具是按国外原料的流变性能设计的,而国产原料的流变性与进口原料并不完全相同,所以制品质量下降。尽管生产厂对模具
3、进行完善修改,但也只是凭经验做机械上的改动,并未考虑到粒子的流变性。” 江体乾, 流变学的研究内容, 流变学的研究范围及方法,物质状态,性能表现,依据原理,研究方法,稳态流变学,动态流变学,Simple Test Methods,铲刀试验(trowel test) - 高粘流体:“稠” - 低粘流体:“稀”,手指试验(finger test) - 粘稠:“长” - 稀薄:“短”,2 流变行为的研究工具粘度计及流变仪,定性!, 简单测试,Bostwick稠度计(Consistometer),1 sample container, max. 100 ml 2 gate, to be opened by a spring 3 scaled flow path,测定流体(如番茄酱等)在一定时间内流过的长度,schematic presentation of a BOSTWICK-constistometer, 粘度计,Falling-Ball Viscometers,DIN 53015 ISO 12058,measuring tube including the ball,stand,ther
4、mometer,jacket, for temp. control, 落球粘度计,HAAKE,GENEQ,e.g. for pastes and paste-like printing inks,weight,printing ink,falling rod,falling rod viscometer (Laray),Falling-Rod Viscometers, 落杆粘度计,according to ASTM D803 and D1545,check mark,Gas bubble rises after turning the tube. Viscosity evaluation by comparison to a set of tubes, 气泡粘度计,Bubble Viscometers,Water-Clock (Klepsdra) for time measurements since 3500 years in Egypt e.g. 5 l corresponds to 6 min flow time, 流杯,Flow Cups,measurement of the
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