基本的測量項目如下:
◇樣品的體積流量:從活塞的面積和速度計算得出。
◇(眼膜)模具內的壓力損失:在模具的入口處測量壓力。
S | 活塞速度(mm/min) |
---|---|
D | 活塞直徑(mm) |
Q |
容量流量比率(m㎥/sec)=
|
LL | 長眼膜的長度(mm) |
LS | 短眼膜的長度(mm) |
d | 眼膜內徑(mm) |
PL | 長眼膜側的壓力損失 |
Ps | 短眼膜側的壓力損失 |
PO | 短眼膜中的壓力損失(或通過PL-PS的值外插得到L/D=0時的壓力) |
表觀剪切應力和剪切速度
▶ 公式.01
透過柏格雷修正後,可以獲得補正了入口和出口效應的真實剪切應力。
▶公式.02
表觀粘度
▶公式.03
◇表觀粘度(η)=剪切應力(τ)/剪切速度(γ)
柏格雷修正法
是指將在長眼膜中產生的壓力損失PL及在短眼膜中產生的壓力損失PO(即出口處的壓力損失),以及在眼膜模具內部產生的壓力損失P_capillary加在一起的過程。
根據上述,修正後的真實剪切應力值可通過以下公式獲得:
公式.04
在此情況下,P0的值是從長眼模的壓力測量值PL到短眼膜的壓力測量值PS之間的線段向Y軸延伸直至交點的壓力計算得出。(如圖12)
換言之,
公式.05
※也可以將柏格雷修正關閉後進行測量。
(圖12)短眼膜使用時的柏格雷修正(外插法)
流動特性指數:n
流動特性指數指的是剪切粘度圖的斜率。
牛頓流體的指數為1,指數越接近1粘度越低。
牛頓流體指數n根據以下定義計算:
剪切應力 (τ)=k・(剪切速度、γ)n
換句話說
公式.06
Log(τ)=Log(k)+n・Log(γ)
當在雙對數圖上,橫軸為剪切速度,縱軸為剪切應力時,n代表斜率的值。對於具有強降伏值的樣本,當剪切速度為0時,n的值可能會變為0或負值。在這種情況下計算將變得不可能,因此R6000的軟件會自動將n的值設置為0.01,且這樣的情況偶爾會出現。並在R6000中不合適的值不會被繪製在圖上。
軟體會持續計算n的值,因此剪切應力的值始終是經過修正的。且為了提高n的計算精度,軟體會繪製實際測量值並以二次方程曲線的切線斜率作為n的值。
拉維奇修正法
根據〈公式2〉定義的剪切速度,假設在模具內部聚合物的速度分布可由體積流量Q推算出剪切速度。此外,速度分布假設了牛頓流體,其流動特性指數n = 1。
然而聚合物並非牛頓流體,因此無法使用〈公式2〉計算剪切速度。
用來修正此問題的即是所謂的拉維奇修正,其公式如下所示。
公式.07
經修正的真實剪切速度(γ)=
需注意這個修正係數 (3n+l)/4n僅適用於流經毛細管狀圓筒時的情況。
當溶融材料流經狹縫狀管道時,流動的修正係數會有所不同。
使用公式07修正後的剪切速度值、使用公式04修正後的剪切應力值,以及這些修正值根據〈公式03〉用於獲得真正正確的粘度值。而此與柏格雷修正相似,也可以關閉拉維奇修正並獲得無修正值。
伸張黏度
有許多人提出了各種公式來近似伸張黏度,其中包括一些以提出者的名字命名的公式,如Modified Cogswell公式、Binding公式等。然而下列公式被認為是最實用的。因此,IMATEK公司採用以下公式進行計算。