爬桿效應是高聚物具有粘彈性的表現之一。對于粘性流體,由于離心力的作用,液面將呈凹
形(左圖);與粘性流體不同,盛在容器里的高分子液體(粘彈性流體),當這種樣品中放
入轉子旋轉時,沒有因為慣性作用而甩向容器壁附近,反而環繞在棒附近,出現沿棒向上爬
的“爬桿”現象(右圖),這種現象稱為韋森堡效應,法向應力效應,又稱“包軸”效應。
出現這一現象的原因是這種高分子物料具有彈性,由于高分子流體在流動中形成各向異性結
構而產生的:在旋轉時具有彈性的大分子鏈會沿著圓周方向取向并出現拉伸變形,從而產生
朝向軸心的壓力,離軸越近的地方剪切速率就越大,故法向應力越大,相應的,高分子鏈的
彈性恢復力就越大,于是使得液體沿軸向上擠,就出現了爬桿現象。
什么是粘彈性流體?有粘性液體和彈性固體的特性。
粘性液體:受力,流動,產生永jiu性形變
彈性固體:受力,變形,去除外力,形變恢復
粘彈性流體:受力時產生形變,去除外力,形變部分回復,受力時間越長,形變恢復部分越
少。
爬桿效應的不利后果及其克服辦法:
1、 爬竿效應對于高分子溶液而言是正常的,只要分子量達到一定數必然要爬竿,這也是高
分子溶液彈性的體現。用普通粘度計來測量時由于爬桿現象,得到的數據經常是大于真實的
粘度值,同時這類物料實際又是假塑性剪切變稀的,因此對這類物料的特性經常使測試者感
到困惑。
2、 要想克服爬桿效應的方法:
針對這類物料,不能采用同軸圓柱體轉子,zui簡單的方法是采用 RST-CPS 錐板流變儀,根據
物料的粘度范圍選用 CP25-1 或 CP50-1 轉子,可以先做一下剪切率掃描,得到基本的流變曲
線,然后根據情況確定zui后的測量條件,一般建議采用低剪切率進行測量。如下圖所示,一
個聚合物在不同聚合條件下的流變曲線。從曲線可以發現,該物料是假塑性流體,經過實驗
也發現具有觸變性,zui后確定在較低剪切率(該樣品采用 8 S-1)的條件下進行測量,可以
獲得穩定可靠的粘度值,給生產工藝的確定提供了可靠的實驗數據。
對于粘彈性體或凝膠類樣品(高分子聚合度高,濃度高)來說,采用錐板流變儀不斷線性增
加和降低樣品受到的應力和剪切率方法,可以從一定程度上限制內部結構的彈性回復對數據
造成不一致的麻煩,因此使用 RST 流變儀是更適合該樣品的測試,具體測量的條件:可以采
用剪切率掃描進行流變曲線測試,或者選用一個比較低的剪切率(0-20 S-1)進行一段時間
的測量,再取平均值。
現截然不同的結果(用戶樣品出現濺膠現象,外來樣品卻能正常生產)。
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