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流变学测量方法简介 流变学测量方法 简 介 奥地利安东帕有限公司 (Anton Paar GmbH) 流变学测量方法简介 目 录 一. 流变学基本概念 2  1.1 流变学研究的内容 2  1.2 剪切应力与剪切速度 2  1.3 粘度 2  1.4 流体的分类 2  1.5 影响材料流变学性质的因素 4  二. 流动特性的研究 - 旋转测量 6  2.1 旋转测量的目的 6  2.2 旋转测量的方法 6  2.3 旋转测量中的几种分析模型 7  三. 变形特性的研究 – 振荡测量 9  3.1 振荡测量的原理 9  3.2 振荡测量的方法 10  3.3 振荡测量中的几种分析方法 12  四. 化学反应过程中的流变测试 13  五. 温度变化过程中的流变测试 14  5.1 粘温曲线测量 15  5.2 凝固、熔融过程 15  5.3 有化学反应的相转变过程 15  5.4 DMTA 测量 16  六. 流变测量指南 17  6.1 测试系统的选择 17  6.2 旋转测试 17  6.3 振荡实验 18  奥地利安东帕有限公司 (Anton Paar GmbH) 流变学测量方法简介 一. 流变学基本概念 1.1 流变学研究的内容 流变学—Rheology ，来源于希腊的 Rheos=Sream （流动）词语，是 Bingham 和 Crawford 为了表示液体的流动和固体的变形现象而提出来的概念。流变学主要是研究物质的流 动和变形的一门科学。 流动是液体和气体的主要性质之一，流动的难易程度与流体本身的粘性（viscosity ）有 关，因此流动也可视为一种非可逆性变形过程。变形是固体的主要性质之一，对某一物体外加 压力时，其内部各部分的形状和体积发生变化，即所谓的变形。对固体施加外力，固体内部存 在一种与外力相对抗的内力使固体保持原状。此时在单位面积上存在的内力称为内应力 （stress ）。对于外部应力而产生的固体的变形，当去除其应力时恢复原状的性质称为弹性 （elasticity ）。把这种可逆性变形称为弹性变形（elastic deformation ）,而非可逆性变形称为塑 形变形（plastic deformation）。 实际上，多数物质对外力表现为弹性和粘性双重特性，我们称之为粘弹性，具有这种特性 的物质我们称之为粘弹性物质。 1.2 剪切应力与剪切速度 观察河道中流水，水流方向一致，但水流速度不同，中心处的水流最快，越靠近河岸的水 流越慢。因此在流速不太快时可以将流动着的液体视为由若干互相平行移动的液层所组成的， 液层之间没有物质交换，这种流动方式叫层流，如图 1。由于各层的速度不同，便形成速度梯 度 dv/dh，或称剪切速率。流动较慢的液层阻滞着流动较快液层的运动，使各液层间产生相对 运动的外力叫剪切力，在单位液层面积（A ）上所需施加的这种力称为剪切应力，简称剪切力 （Shear Stress ），单位为 N·m-2 ，即 Pa，以 τ表示。剪切速度（Shear Rate ），单位为s-1 ， 以表示。剪切速率与剪切应力是表征体系流