流变仪的用途及分类和工作原理

流变仪，即用于测定聚合物熔体、聚合物溶液、悬浮液、乳液、涂料、油墨和食品等流变性质的仪器。流变仪是观察高分子材料内部结构的窗口，通过高分子材料，诸如塑料、橡胶、树脂中不同尺度分子链的响应，可以表征高分子材料的分子量和分子量分布，能快速、简便、有效地进行原材料、中间产品和产品的质量检测和质量控制。流变测量在高聚物的分子量、分子量分布、支化度与加工性能之间构架了***座桥梁，所以它提供了***种直接的联系，帮助用户进行原料检验、加工工艺设计和预测产品性能，也为新型材料的开发应用、质量监控、科研及教学提供科学的科研手段。

流变仪的特点：在样品上施加超低的扭距；更少的样品量；可以探究精细结构的材料；在更宽的条件范围内研究低粘度的材料，它的应用价值主要有以下几方面：

1、对材料结构的表征，包括：对聚合物分子量和分子量分布的定性和定量分析，以及对聚合物的支化性能、填充性能、拉伸性能和玻璃化转变温度等的分析。

2、模拟聚合物的加工条件，评定聚合物的加工性能。通过对加工过程的分析，以正确选择加工工艺条件并指导配方设计。

3、对原材料、半成品和成品的性能做出评价。

流变仪包括旋转流变仪、毛细管流变仪、转矩流变仪、界面流变仪，下面对各种流变仪的工作原理分别阐述：

1.旋转流变仪有两种，控制应力型和控制应变型

A、控制应力型

使用***多，如Physica MCR系列、TA的AR系列、Haake、Malven，都是这***类型的流变仪；其中Physica的马达属于同步直流马达，这种马达相对响应速度快，控制应变能力强；其他厂***使用的属于托杯马达，托杯马达属于异步交流马达，这种马达响应速度相对较慢。这***类型的流变仪，采用马达带动夹具给样品施加应力，同时用光学解码器测量产生的应变或转速。

B、控制应变型

目前只有ARES属于单纯的控制应变型流变仪，这种流变仪直流马达安装在底部，通过夹具给样品施加应变，样品上部通过夹具连接倒扭矩传感器上，测量产生的应力；这种流变仪只能做单纯的控制应变实验，原因是扭矩传感器在测量扭矩时产生形变，需要***个再平衡的时间，因此反应时间就比较慢，这样就无法通过回馈循环来控制应力。

2.毛细管流变仪

毛细管流变仪主要用于高聚物材料熔体流变性能的测试；工作原理是，物料在电加热的料桶里北加热熔融，料桶的下部安装有***定规格的毛细管口模（有不同直径0.25～2mm和不同长度的0.25～40mm），温度稳定后，料桶上部的料杆在驱动马达的带动下以***定的速度或以***定规律变化的速度把物料从毛细管口模种挤出来。在挤出的过程中，可以测量出毛细管口模入口出的压力，在结合已知的速度参数、口模和料桶参数、以及流变学模型，从而计算出在不同剪切速率下熔体的剪切粘度。

3.转矩流变仪

实际上是在实验型挤出机的基础上，配合毛细管、密炼室、单双螺杆、吹膜等不同模块，模拟高聚物材料在加工过程中的***些参数，这种设备相当于聚合物加工的小型实验设备，与材料的实际加工过程更为接近，主要用于与实际生产接近的研究领域。

4.界面流变仪

目前这种流变仪有振荡液滴、振荡剪切等几种原理，是流变测试中***难以准确实现的***个领域，还没有***种特别好而又通用的方法。