爬桿效應(yīng)是高聚物具有粘彈性的表現(xiàn)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(dāng)這種樣品中放 入轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),沒有因?yàn)閼T性作用而甩向容器壁附近,反而環(huán)繞在棒附近,出現(xiàn)沿棒向上爬 的“爬桿”現(xiàn)象(右圖),這種現(xiàn)象稱為韋森堡效應(yīng),法向應(yīng)力效應(yīng),又稱“包軸”效應(yīng)。 出現(xiàn)這一現(xiàn)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(dòng)中形成各向異性結(jié) 構(gòu)而產(chǎn)生的:在旋轉(zhuǎn)時(shí)具有彈性的大分子鏈會(huì)沿著圓周方向取向并出現(xiàn)拉伸變形,從而產(chǎn)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(yīng)力越大,相應(yīng)的,高分子鏈的 彈性恢復(fù)力就越大,于是使得液體沿軸向上擠,就出現(xiàn)了爬桿現(xiàn)象。 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(dòng),產(chǎn)生永jiu性形變 彈性固體:受力,變形,去除外力,形變恢復(fù) 粘彈性流體:受力時(shí)產(chǎn)生形變,去除外力,形變部分回復(fù),受力時(shí)間越長,形變恢復(fù)部分越 少。 爬桿效應(yīng)的不利后果及其克服辦法: 1、 爬竿效應(yīng)對于高分子溶液而言是正常的,只要分子量達(dá)到一定數(shù)必然要爬竿,這也是高 分子溶液彈性的體現(xiàn)。用普通粘度計(jì)來測量時(shí)由于爬桿現(xiàn)象,得到的數(shù)據(jù)經(jīng)常是大于真實(shí)的 粘度值,同時(shí)這類物料實(shí)際又是假塑性剪切變稀的,因此對這類物料的特性經(jīng)常使測試者感 到困惑。
2、 要想克服爬桿效應(yīng)的方法: 針對這類物料,不能采用同軸圓柱體轉(zhuǎn)子,zui簡單的方法是采用 RST-CPS 錐板流變儀,根據(jù) 物料的粘度范圍選用 CP25-1 或 CP50-1 轉(zhuǎn)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(jù)情況確定zui后的測量條件,一般建議采用低剪切率進(jìn)行測量。如下圖所示,一 個(gè)聚合物在不同聚合條件下的流變曲線。從曲線可以發(fā)現(xiàn),該物料是假塑性流體,經(jīng)過實(shí)驗(yàn) 也發(fā)現(xiàn)具有觸變性,zui后確定在較低剪切率(該樣品采用 8 S-1)的條件下進(jìn)行測量,可以 獲得穩(wěn)定可靠的粘度值,給生產(chǎn)工藝的確定提供了可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 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(yīng)力和剪切率方法,可以從一定程度上限制內(nèi)部結(jié)構(gòu)的彈性回復(fù)對數(shù)據(jù) 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(jìn)行流變曲線測試,或者選用一個(gè)比較低的剪切率(0-20 S-1)進(jìn)行一段時(shí)間 的測量,再取平均值。 現(xiàn)截然不同的結(jié)果(用戶樣品出現(xiàn)濺膠現(xiàn)象,外來樣品卻能正常生產(chǎn))。
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