| 流變學是學習於 Hooke 和牛頓和黏度建議的法律紮根的材料的流和變形科學彈性在 17 世紀末期。 熱塑性塑料的聚合物融解是用途廣泛在許多現代工業生產方法中製造一許多對象。 使用聚合物，因為他們是相對地便宜形成到在溶解的狀態的複雜形狀並且，我們需要知道他們如何流，當被處理。 影響聚合物流變學的系數 聚合物是留變地分析的複雜材料，因為有影響他們的流屬性的許多系數。 影響流工作情況系數的示例可能包括： 處理溫度; 流速; 居住時間等。 此外聚合物流變性質是在那些液體和固體之間。 這導致流屬性和其他重要特性的時間相依，一些如下討論。 融解黏度和其溫度依賴性 融解黏度是著名的依靠緊要地溫度。 通過降低模子的溫度，直到被生產的這個零件有暗淡完成，這個加工者能瞭解最小的溫度 (因此最大樹脂黏度) 這個進程可以運行，不用變得的表面損壞明顯。 減少模子溫度節省能源，并且可能減少循環時間和，因此對融解黏度溫度依賴性的瞭解是非常有用的。 中斷膨脹或壓出物膨脹 聚合物融解知道陳列中斷膨脹，當擠壓。 此現象顯示自己作為壓出物的直徑增量在退出彀子以後。 金額中斷膨脹與相當數量材料的彈性變形有關在這個彀子的入口的。 將考慮的一個進一步情況是程度中斷膨脹 (更加正確地壓出物膨脹) 依靠這個彀子的長度，當材料被擠壓在恆定的處理量時。 換句話說聚合物融解展覽時間相關性作為材料忘記彈性變形適用在這個彀子，多的入口材料在這個彀子內花費較少中斷膨脹的時間。 融解彈性 融解彈性可能也有許多其他聚合物進程的深刻涵義例如： • 吹鑄造這個盛開的要素的壁厚度取決於進行了在擠壓進程期間在是這個的模子之前閉合的程度膨脹的地方。 • 吸塵形成或這個聚合物必須維護程度彈性防止物質下垂的 Thermoforming，在它由在冷成形前的真空拉中斷。 如果材料沒有滿足的彈性進入與變冷的聯絡中斷可能的，在真空或壓是應用的前。 附加的濃度 聚合物處理屬性也取決於在複合被處理的潤滑劑、增塑劑、補白和其他要素的濃度。 從此簡要簡介一个可能讚賞聚合物融解流工作情況的適當的描述特性可能要求複雜和多才多藝的手段。 分析流工作情況 從 rheologist 聚合物流角度看工作情況可以便利地分隔到三個要素： 描繪的是為對應的黏度和有彈性工作情況描繪為模數或膨脹比例的評定的剪和延伸變形的流。 充分地分析材料的手段有提取在溫度和剪/擴展名費率的範圍的這些參數的功能要求。 現代實驗室留變測試用具可以分開成旋轉的電流計和毛細管擠出電流計二個清楚的類別。 旋轉的電流計 這些儀器通常要求材料的一個小的標本被測試以盤 - 是典型的維數的形式厚實 25mm 的直徑和 1mm。 這個範例被安置在溫度可以由外部取暖設備維護例如牌照的盛開的煤氣爐或電子熱化的一個對並行牌照或上面的錐體和更低的牌照之間。 現代旋轉的電流計的功能 現代旋轉的電流計有能力在一定數量的測試類型上允許材料的充分的描述特性在溫度和流速的範圍的。 的測試的種類的種類的示例可用是： • 流速 • 蠕變試驗 • 應力弛豫 • 小的高度正弦振動測試 氣流曲線 評定剪黏度的氣流曲線與剪費率或抗剪應力。 以充分地低剪費率黏度的一個恆定的值將獲得。 此所謂的零的剪黏度顯示取決於這個聚合物的平均分子量，并且這個高原的長度 (多麼高費率，在黏度減少) 前知道反射分子量 distibution 的寬度。 軟件包是可用確定平均分子量和分子量分佈從這樣數據。 | 
| | 圖 1. LDPE 的氣流曲線在顯示黏度的 190°C 低剪費率高原。 零的剪黏度的大小取決於這個聚合物的平均分子量。 | 蠕變試驗 蠕變試驗 (恆定的重點的應用一個被定義的時期) 允許確定零的剪黏度其他方法。 當與回收試驗 (重點的刪除) 結合這些測試使相當數量在這個範例的彈性被評定，因為材料將與彈性將退卻并且嘗試收回其原始形狀。 | 
| | 允許零的剪黏度確定圖 (Red) 2. 蠕動 (藍色) & 恢復在 190°C 的曲線聚丙烯和平衡可退回的標準。 | 應力弛豫 應力弛豫測試適用瞬間變形 (張力) 於這個範例并且記錄重點非定常朽爛與時間的。 這個重點的朽爛的費率取決於這個聚合物的黏彈性在測試溫度。 這個數據經常被顯示作為放鬆模數與時間。 模數的綜合化與時間函數是確定零的剪黏度並且平均分子量一個經常被忘記的，但是迅速手段。 模數/時間函數的分化生產持續弛豫時間分佈曲線。 此相當複函數原則上包含信息與這個聚合物的分子量分佈相關。 | 
| | 圖 3. 應力弛豫在 190°C. 的數據 LDPE。 弛豫時間分佈曲線包括關於這個聚合物的分子量分佈的信息。 | 小的高度正弦振動測試 小的作為測試頻率的功能的高度正弦振動測試是同時評定聚合物的黏和有彈性屬性的一個迅速和常用的方法。 二個參數經常報告 - 存貯 (有彈性) 模數和表示材料相對程度收回的黏 (損失) 模數 (G ") (有彈性回應) 或流 (黏回應)，分別當變形 (測試頻率) 的費率更改。 聚合物融解的一種典型的回應是顯示彈性控制的工作情況在高頻率和黏控制的工作情況在低頻率。 這意味著有二種回應是等於的一個臨界頻率。 這明顯地是明確定義的點，并且便利地此 「天橋」頻率和模數顯示取決於一些線性聚合物的分子量和分子量分佈。 使用此點的一個潛在的好處作為質量管理工具是有彈性和黏模數天橋比剪黏度的一個恆定的值發生的點發生以顯著更高的頻率。 可能顯著地減少因此測試時間，當與做氣流曲線評定或執行蠕變試驗比較。 | 
| | 圖 4. 聚丙烯的掃頻在 190°C。 平均分子量和分子量分佈取決於天橋點。 | 黏彈性描述特性如何解決了真正處理問題 關於分子參數和處理性能之間的關係的充分的論述是超出此短的條款的範圍之外，但是下列示例包括說明聚合物的黏彈性描述特性如何解決了真正處理問題： 管和管道測量儀的可變性在擠壓進程中 在低頻率的振動測試 (在 0.1 Hz 以下) 顯示了在彈性模數上的區別區別批材料之間。 清楚地管道測量儀將取決於程度這個聚合物的恢復在被擠壓以後，并且那麼毫不奇怪，管道和管有更高的測量儀的有更加極大的彈性模數。 | 
| | 圖 5. 掃頻數據為二個高密度聚乙烯管道。 與更高的彈性模數的範例生產了更大的測量儀管道。 | 減少不一致的纖維空轉的屬性 低頻率振動測試能顯示出區別在不同的批有彈性屬性材料。 區別在黏度未被觀察，指示材料是一致的分子量。 在彈性上的區別在低頻率與在分子量分佈上的區別有關 (MWD)與該這個的結果在妨害纖維空轉的進程的凹道下來進程的增加的分子鏈纏結的更加清楚的 MWD 結果。 這在最終產品反過來導致不一致。 | 
| | 圖 6. 作為頻率功能的複雜黏度好和壞頁纖維範例的。 注意可辯別的區別不是明顯的。 | | 
| | 圖 7. 作為頻率功能的存貯模數好和壞頁纖維範例的。 壞範例有更多彈性導致不一致的纖維直徑。 | 毛細管擠出電流計 先進的毛細管擠出電流計包括合併一個或更多精確度打擾的一個溫度控制的槍管符合血絲彀子在退出。 當聚合物融解通過彀子被擠壓以程序流費率，融解壓力傳感器立即上面彀子被掛接記錄降壓。 使用血絲请中斷，并且 「管口」或 「零長」中斷剪，并且聚合物融解的延伸變形的黏度可能同時被確定剪和擴展名費率。 確定中斷膨脹 另外的輔助部件是可用記錄通過平均值中斷膨脹，如果激光掃描測量儀和或壓出物融解力量通過通過聚合物子線一系列的速度控制軋輥和記錄強制 (融解緊張) 作為拖拉功能速度。 血絲電流計的應用 通常，血絲電流計比旋轉的電流計用於評定融解屬性以更高的剪費率和在典型的處理條件下允許流工作情況的確定。 一個特別重要對價比用其他技術 (例如計數器轉動的滑輪設備) 和更加重要地是這個能力評定延伸變形的 (elongational) 屬性以更高的擴展名費率以在一條生產流水線遇到的擴展名費率。 延伸變形的屬性 圖 8 & 9 顯示剪和延伸變形的數據，說明重要和經常被忽略的點： 二個聚合物可能有幾乎相同的剪切流工作情況，但是可能陳列顯著地不同的延伸變形的屬性。 如注意以前，許多聚合物進程 (纖維空轉，打擊造型) 比評定的剪黏度根本是延伸變形的延伸變形的黏度的進程和，因此確定重要。 | 
| | 圖 8. 剪黏度與剪費率。 數據為二橡膠是難區分的。 | | 
| | 圖 9. 延伸變形的黏度與在圖顯示的同樣材料的擴展名費率 8. 上。 有在延伸變形上的清楚的區別。 | 血絲電流計和處理行為 血絲電流計是常用的檢查處理行為，而不是確定留變參數： 二個示例能是牆壁清單或重要重點的地區的流不穩定性和評定的確定。 融解破裂 當融解從一個大橫斷面流到一更小一個時，流不穩定性或融解破裂一般是張應力的結果。 如果張應力變得足够大，融解破裂。 融解破裂的作用變得較不顯而易見，當長度中斷被增加，并且，當增加彀子溫度。 增加中斷長度阻止短剖面更改的作用在這個彀子的入口，并且增長的溫度減少黏度並且這個重點在同樣剪費率。 在一個血絲電流計融解破裂的區域顯示作為融解壓信號的正常動擺如下所示。 有效融解破裂然後改革與這個作用相鄰要素體驗不同的延伸變形的歷史記錄和，因此將不同地脹大在退出這個彀子。 | 
| | 圖 10. 融解破裂證據由擺動的壓信號顯示。 材料是聚丙烯被評定在 190°C。 | 在被計算的流變性質和運作之間的區別 一個根本假定，當計算與一個血絲電流計時的流變性質是在牆壁的材料血絲中斷固定式 - 這是所謂的棍子情況。 實際上聚合物融解從此情形在一個重要重點和作為剪切流的組合的物料流程偏離被疊加在栓塞流上。 牆壁這個重要重點的清單和確定在一個血絲電流計可以被分析被氣流曲線的評定在同一個溫度的至少三套的與同一個長度的血絲彀子對直徑比例。 對於材料不體驗牆壁清單相同的抗剪應力與剪費率配置文件將被生成。 一旦發生牆壁的清單，當彀子直徑增加以恆定的剪費率，抗剪應力將減少。 對流程數據的分析允許 「滑流速度」和將被確定的重要重點。 計算流體動力學軟件包經常要求這些參數以及剪和延伸變形的黏度數據預測融解流在模子和擠壓配置文件的。 二上面的例子顯示一個毛細管擠出電流計如何可能用於幫助預測聚合物融解的處理性能。 其他測試政權也是可能的： 聚合物降低或黏度的確定由多個氣流曲線評定的與時間; 臨界溫度的評定流的能開始以恆定的擠壓壓; 在流停止以後的應力弛豫; 在恆溫等的融解壓縮性。 | 
| | 圖 11. 高密度聚乙烯的流變圖在 200°C。 恆定的重點線路顯示牆壁清單的證據。 | | 
| | 圖 12。 滑流速度與高密度聚乙烯的剪費率在 200°C. 滑流速度用 Mooney 的方法計算。 | 結論 聚合物融解流變學是要求仔細實驗設計為了得到必要的信息符合調查員的要求的一個複雜主題。 旋轉的電流計是這個首選選擇，當這個需求是得到關於這個分子結構時的信息，并且這如何影響處理特性。 特別是，這個能力通過黏彈性屬性的評定容易地提取關於平均分子量的信息和分子量分佈做這個旋轉的電流計一個強大的工具。 這個血絲電流計延伸剪費率範圍可達到在那之外的實驗室可用在一臺旋轉的儀器并且允許流屬性在典型的處理條件下被評定。 另外，這個能力在真實生活情況下容易地確定剪和延伸變形的屬性提供聚合物生產者和加工者以對對聚合物融解的成功的使用是重要的信息。 終於，這個血絲電流計啟用處理在一個受控環境裡將調查的問題，不用需要終止。 |