用旋转粘度计测定聚合物溶液的粘度.pdfVIP

实验一 用旋转粘度计测定聚合物溶液的粘度 按照流体力学的观点，流体可分为理想流体和实际流体两大类。理想流体在流 动时无阻力，故称为非粘性流体。实际流体流动时有阻力，即内摩擦力（或剪切应 力），故又称为粘性流体。根据作用于流体上的剪切应力与产生的剪切速率之间的 关系，粘性流体又分为牛顿流体和非牛顿流体。研究流体的流动特性，对聚合物的 加工工艺方面具有很强的指导意义。 一、实验目的： 1. 掌握粘度的概念，了解粘度的测量的意义。 1．学会使用NDJ-5S 型或 DV-1 型数字式旋转粘度计。 2 ．测试恒温条件下不同转速时的粘度值，判断流体的性质， 二、实验原理： 1.牛顿流体和非牛顿流体的粘度 相距为 dy 的两薄层流体，下层静止，上层有一剪切力F，使其产生一速度 du。 由于流体间有内摩擦力影响，使下层流体比紧帖的上一层流体的流速稍慢一些，至 静止处流体的速度为零，其流速变化呈线性，形成一速度梯度 du/dy，称之为剪切 速率。根据牛顿粘性定律，施于运动面上的剪切应力 τ 与速度梯度 du/dy 成正比。 即： du   F / A dy 式中，du/dy 为剪切速率，用 γ 表示；η 为比例常数，称为粘度系数，简称粘度。上 式可简写为： τ = η γ 以剪切应力τ 对剪切速率 γ 作图，所得图线称为剪切流动曲线，简称流动曲线。 （1） 牛顿流体的流动曲线是通过坐标原点的一直线，其斜率即粘度，即牛顿流体 的剪切应力与剪切速率完全服从牛顿粘性定律。如水、酒精、醇类等属牛顿 流体 （2 ） 非牛顿流体的流动曲线不是直线或虽为直线但不通过坐标原点，粘度随剪切 速率的改变而改变，这时粘度称为表观粘度。聚合物浓溶液、熔融体、悬浮 液等属此类。 2.粘度的实际意义 （1） 粘度计的概念 粘度近似于我们通常所说的粘稠度，也就是流体的分子层之间在相互运动时 产生的阻力。粘度的概念和数学模型早在 19 世纪就由著名的物理学家和数学家牛 顿建立起来了。但测定粘度的仪器则是在二十世纪由美国的 Brookfield 先生发明 1 的。粘度是液体（流体）的重要物理性能参数。 （2 ） 粘度计的种类 a.旋转粘度计 ： 布氏粘度计及国内标准中的 NDJ 系列 . 还有一种连续追糊 化过程中粘度变化最常用的布拉班德粘度计据说也是同样原理。 b.毛细管型： 乌氏、品氏、芬氏、逆流等多种形式， c.杯型： 恩氏粘度计、美国的福特杯、日本察恩杯和我国的涂 -4 杯。 d.落球型： e.其它： 一种可以测量在加热炉中熔化的玻璃或陶瓷液滴的粘度，可以进行 粘度、表面张力和接触角测量，温度范围从室温到 1000 ℃或2100 ℃ 。 （3 ） 为什么需要测粘度？ a.改善产品品质的需要 中间体和最终产品质量控制 举例 ： 洗发香波 ：在瓶子里，需要高粘度，施以剪切之牛顿流体 ）。 b.化工工艺设计的需要 化工传质过程设计的需要 举例：高粘度流体需要较大的离心泵才能传输。 c.新材料，新工艺科学研究的需要 航空航天材料，汽车涂料，印刷油墨等得研究生产。 粘度是流体粘滞性的一种量度，是流体流动力对其内部摩擦现象的一种表示。 粘度大表现内摩擦力大，分子量越大，碳氢结合越多，这种力量也越大。 粘度对 各种润滑油、质量鉴别和确定用途，及各种燃料用油的燃烧性能及用度等有决定意 义。在同样馏出温度下，以烷烃为主要组份的石油产品粘度低，而粘温性较好，即 粘度指数较高，也就是粘度随温度变化而改变的幅度较小；含环烷烃（或芳烃）组 份较多的油品粘度较高，即粘温性较差；含胶质和芳烃较多油品粘度最高，粘温性 最差，即粘度指数最低。 粘度常用运动粘度表示，单位 mm2/ ｓ