研究黏弹行为的实验方法

1、研究黏弹行为的实验方法什么是粘弹性？什么是粘弹性？ 聚合物在加工过程中通常是从固体变为液体（熔融聚合物在加工过程中通常是从固体变为液体（熔融和流动），再从液体变固体（冷却和硬化），所以加工和流动），再从液体变固体（冷却和硬化），所以加工过程中聚合物于不同条件下会分别表现出固体和液体的过程中聚合物于不同条件下会分别表现出固体和液体的性质，即表现出性质，即表现出弹性和粘性弹性和粘性。但是由于聚合物大分子的。但是由于聚合物大分子的长链结构和大分子运动的逐步性质，聚合物的形变和流长链结构和大分子运动的逐步性质，聚合物的形变和流动不可能是纯弹性和纯粘性的，动不可能是纯弹性和纯粘性的，塑料对应力的响应兼有

2、塑料对应力的响应兼有弹性固体和粘性流体的双重特性称粘弹性。弹性固体和粘性流体的双重特性称粘弹性。 粘弹性的三种表现粘弹性的三种表现 弹性弹性材料恢复形变的能力，与时间无关。材料恢复形变的能力，与时间无关。 粘性粘性阻碍材料产生形变的特性与时间相关。阻碍材料产生形变的特性与时间相关。 粘弹性粘弹性材料既有弹性，又有粘性。材料既有弹性，又有粘性。表征黏弹行为的方法表征黏弹行为的方法表征材料黏弹行为的主要方法有五种类型，每种表征材料黏弹行为的主要方法有五种类型，每种方法具有一定的测量方法具有一定的测量频率频率范围范围: :蠕变和应力松弛测定蠕变和应力松弛测定 : : 1010104 4 HzHz瞬态

3、测量瞬态测量瞬态测量包括蠕变和应力松弛，属静态黏弹性试验。 蠕变仪蠕变仪蠕变试验是在恒温，恒定负荷恒温，恒定负荷的条件下检测试样的应变随时间的变化。测试时，试样夹与上下夹具上，受到下夹具和负荷的拉力，产生蠕变。线性位移传感器与试样串联，该传感器是由一个带有铁芯的差动变压器构成。位移作为时间函数通过记录仪或计算机记录。试样可以被流体包围，以变化其测量温度。 应力松弛仪应力松弛仪 应力松弛试验是在应力松弛试验是在恒温，恒定应变恒温，恒定应变的条件下测量试样应力随时间的变的条件下测量试样应力随时间的变化。应力松弛仪是利用模量比试样化。应力松弛仪是利用模量比试样大得多的弹簧片，通过其位置改变大得多的弹

4、簧片，通过其位置改变来测定试样拉伸时的应力松弛过程。来测定试样拉伸时的应力松弛过程。具体的说，当试样被拉杆拉长时，具体的说，当试样被拉杆拉长时，弹簧片向下弯曲；当试样发生应力弹簧片向下弯曲；当试样发生应力松弛时，弹簧逐渐回复原状。利用松弛时，弹簧逐渐回复原状。利用差动变压器差动变压器测定弹簧片的回复形变，测定弹簧片的回复形变，然后换算成应力。试样的测试温度然后换算成应力。试样的测试温度也可以通过恒温装置来调节。也可以通过恒温装置来调节。动态测量动态测量 动力学测试包括动力学测试包括自由衰减法自由衰减法（如扭摆法和扭辫法）、（如扭摆法和扭辫法）、强迫强迫共振法共振法（包括振簧法和悬线法）、（包括

5、振簧法和悬线法）、强迫非共振法强迫非共振法和和声波传播法声波传播法（含声脉冲传播法和超声脉冲法）。（含声脉冲传播法和超声脉冲法）。扭摆法及扭摆法及扭摆扭摆仪仪 扭摆法扭摆法：测定聚合物的：测定聚合物的切切变模量变模量和和对数减量。对数减量。 原理：高聚物一端固原理：高聚物一端固 定，另一端与一个自由振定，另一端与一个自由振动的惯性体相连接。当由动的惯性体相连接。当由外力使惯性体扭转一个角外力使惯性体扭转一个角度时，试样受到一扭转变度时，试样受到一扭转变形，外力除去后，由于试形，外力除去后，由于试样的弹性回复力使惯性体样的弹性回复力使惯性体开始做开始做扭转自由振动扭转自由振动，因，因此这一装置就

6、称为扭摆。此这一装置就称为扭摆。由于试样内部高分子的内由于试样内部高分子的内摩擦作用，振动受到阻尼摩擦作用，振动受到阻尼衰减，振幅随时间增加而衰减，振幅随时间增加而减小。减小。夹具试样惯性棒 由于聚合物的内耗，体系的弹性能逐渐转变为热，振动的振幅随时间衰减。扭辫法2020世纪世纪6060年代发明，其原理年代发明，其原理和数据处理方法均与扭摆法和数据处理方法均与扭摆法类似，扭辫法是在扭摆法基类似，扭辫法是在扭摆法基础上发展出来的，同属于础上发展出来的，同属于自自由衰减振动由衰减振动。二者的主要区别在于制样不二者的主要区别在于制样不同，扭辫法是将聚合物溶液同，扭辫法是将聚合物溶液或熔融体浸渍在一特

7、制的辫或熔融体浸渍在一特制的辫子上进行测试，适用于难成子上进行测试，适用于难成型的聚合物测试，并易于做型的聚合物测试，并易于做胶状树脂的固化反应研究。胶状树脂的固化反应研究。 换能器下偏光片硅光电池输出信号光源灯泡样品辫子惰性纤维编织而成启动装置实验时，启动器使辫子扭转一定的角度，它便自由扭动起来，带动换能盘转动使上、下偏振片间夹角周期性变化，从而使透射光强度发生变化，这种变化由光电池转变成电信号后，由记录仪记录出与扭摆法衰减曲线相似的图形。 动态粘弹谱仪（Dynamic Viscoelastic Spectroscopy, DVES） 动态粘弹谱是目前用于研动态粘弹谱是目前用于研究聚合物的热

8、力学性能究聚合物的热力学性能的几种方法中应用最广泛的几种方法中应用最广泛的方法，自动化程度高，的方法，自动化程度高，灵敏度高。灵敏度高。动态粘弹谱法是动态粘弹谱法是非共振强非共振强迫振动法迫振动法。 平移器振荡器控温箱传感器212动态粘弹谱仪示意图 1.样品； 2.夹具 试样在控温箱中，两端被夹试样在控温箱中，两端被夹在夹具中，一端的夹具接振在夹具中，一端的夹具接振荡器，另一端的夹具接传感荡器，另一端的夹具接传感器。振荡器将一定频率的正器。振荡器将一定频率的正弦变化的应力作用于试样，弦变化的应力作用于试样，同时此应变也反应到平移器，同时此应变也反应到平移器，试样产生的应力则由传感器试样产生的应力则由传感器接收。平移器和传感器将接接收。平移器和传感器将接收到的应变和应力的变化信收到的应变和应力的变化信号同时输送到信号放大器和号同时输送到信号放大器和计算机，经放大的信号输入计算机，经放大的信号输入记录仪可绘制出记录仪可绘制出模量温度模量温度、内切角正切温度内切角正切温度的关系曲的关系曲线。