流變學與流變特性-合成橡膠

今天我們要告訴您的是流變學的有用資訊。  

流變學(Rheology)是

  在施加應力及變形力時分析乳劑的流動和固體的變形狀態的學科。（簡單來說是這樣的） 

用於測定流變學特性的儀器是

  流變儀（Rheometer）。流變儀種類繁多，有多功能流變儀、毛細流變儀（capillary）等，可控制應力或變形力。

應用  

1. 聚合物 – 熔融測試

通常聚合物的流變特性測定是在稀溶液或熔融聚合物中進行的，這對決定分子結構（分子量、分子量分佈及支化度）、加工行為及最終產品性能具有重要作用。

測量熔融聚合物的流變特性時，通常使用熔融指數(melt index)，這是一種測量單一粘度的實驗方法，實際上是指在標準條件（溫度、壓力及時間）下通過毛細管的物質量。熔融指數是質量控制中區分聚合物相對差異最簡單有效的方法，因此被頻繁使用。但它有限制，無法準確識別分子結構差異，也無法提供材料在加工過程中的行為信息。

聚合物是複雜的流變材料，受應力、變形及溫度變化影響，表現出粘彈性特性(viscoelastic properties)。其中最典型的例子是合成橡膠(PDMS)，通常呈塊狀，經長時間及重力作用後緩慢流動呈液態。然而，若制成球形並彈起，則如彈性體般運動，在這種狀態下，若突然拉伸，則如塑料固體般完全破壞。這些聚合物的特性顯示了在加工過程中或加工後，聚合物如何隨著聚集、變形及時間的變化作用，證明測定聚合物流變特性的重要性，理解其作用方式。

通常使用可控制應力或變形的旋轉流變儀測量以下特性：

• 測量作為頻率（時間）及溫度函數的粘彈性(G’, G”, tan delta)
• 利用頻率範圍及蠕變/恢復測試（零剪切粘度）測量分子結構（分子量、分子量分佈、支化）
• 測量線性粘彈性特性（零剪切粘度、穩定態可恢復順從性）上的長鏈支化影響

毛細流變儀也用於以下測試。

• 在加工過程中直接再現的條件下，在低剪切速率到高剪切速率變化時測量剪切粘度
• 在高剪切速率條件下，由加工中的彈性特性引起的熔融破壞、模具膨脹及表面缺陷現象（鯊魚皮）測量
• 測量聚合物加工過程中重要參數的拉伸粘度及熔融強度