聚合物流變儀通過(guò)測(cè)量零剪切黏度得到分子量。Cox-Merz規(guī)則和TTS可以擴(kuò)展得到實(shí)際無(wú)法直接測(cè)量的高剪切數(shù)據(jù)。聚合物分子量對(duì)其黏度有很大影響,而分子量分布和支化度則影響?zhàn)ざ葘?duì)剪切速率的依賴(lài)性。這些差距不太可能通過(guò)熔融指數(shù)儀或毛細(xì)管流變儀得到。
聚合物流變儀可測(cè)量樣品粘彈行為和參數(shù)。震蕩測(cè)試是測(cè)量材料黏彈性能最常用的測(cè)試方法。材料的黏彈特征可通過(guò)施加一個(gè)正弦應(yīng)變(或應(yīng)力)刺激并量測(cè)響應(yīng)的正弦應(yīng)力(或應(yīng)變)以及兩個(gè)正弦函數(shù)的相位差(刺激和響應(yīng))獲得。若相位差為0,則意味著材料為純彈性(應(yīng)力和應(yīng)變同相位);而相位差為90°則意味著純黏性。黏彈材料的相位差依賴(lài)于形變速率介于兩種理想情況之間。黏彈參數(shù)可以對(duì)形變振幅、頻率、時(shí)間和溫度變化進(jìn)行測(cè)量。
1.震蕩頻率掃描
旋轉(zhuǎn)流變儀可測(cè)量均聚物的黏彈指紋。
在頻率掃描中,溫度和應(yīng)變恒定,考察的是黏彈性能對(duì)頻率的關(guān)系。
2.震蕩應(yīng)變掃描
旋轉(zhuǎn)流變儀可用于確定材料的線性黏彈區(qū)。
3.震蕩連續(xù)變溫與階梯變溫
通過(guò)測(cè)量黏彈性能對(duì)溫度關(guān)系探測(cè)α轉(zhuǎn)變/玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)非常敏銳有效,除此之外,還可以探測(cè)β甚至是γ等次級(jí)轉(zhuǎn)變。在連續(xù)變溫測(cè)試中通常應(yīng)用線性變溫速率,典型的變溫速率為1-5℃/min,使用一個(gè)或多個(gè)頻率,施加線性黏彈區(qū)振幅。采點(diǎn)時(shí)間間隔可以自行設(shè)定。
轉(zhuǎn)變溫度可以通過(guò)儲(chǔ)能模量G’的起始轉(zhuǎn)變點(diǎn)或者損耗模量G”、損耗正切tan δ的峰確定。
在階梯變溫測(cè)試中,溫度按階梯改變。在每一個(gè)恒溫段需要等待或平衡一段時(shí)間以保證樣品內(nèi)部溫度均勻。施加的振幅需控制在線性黏彈區(qū),應(yīng)用的頻率可以是一個(gè)或多個(gè)。
該測(cè)試模式常被用來(lái)做時(shí)溫疊加實(shí)驗(yàn)。獲得的黏彈數(shù)據(jù)還可以進(jìn)一步使用TRIOS計(jì)算模塊得到分子量分布信息。
4.震蕩時(shí)間掃描
旋轉(zhuǎn)流變儀可測(cè)定材料黏彈性隨時(shí)間變化。
震蕩時(shí)間掃描是溫度、應(yīng)變和頻率恒定不變,考察黏彈性能隨時(shí)間變化。震蕩時(shí)間掃描的重要性在于可以跟蹤材料結(jié)構(gòu)對(duì)時(shí)間變化的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。
可用于考察固化過(guò)程、疲勞測(cè)試、結(jié)構(gòu)重建等其他與時(shí)間相關(guān)的過(guò)程。
5.瞬態(tài)測(cè)試
旋轉(zhuǎn)流變儀可測(cè)定應(yīng)力松弛和蠕變回復(fù)。
6.多波頻率掃描
具有瞬態(tài)結(jié)構(gòu)的材料如正在固化的熱固性樹(shù)脂或極容易氧化降解的聚合物等要求在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成測(cè)試,因?yàn)樗鼈兒苋菀鬃兓?duì)于這些材料,多波模式是很方便的測(cè)試方法。
在多波模式中,多個(gè)頻率波可以疊加在一起同時(shí)施加到樣品上,總應(yīng)變是各個(gè)頻率應(yīng)變的和;由于頻率不同,相互之間不存在干涉現(xiàn)象,總應(yīng)變實(shí)際上相當(dāng)于各個(gè)頻率應(yīng)變的Boltzmann疊加,只要保證施加的總應(yīng)變?cè)诰€性黏彈區(qū),那么測(cè)試結(jié)果和各個(gè)頻率獨(dú)立施加相同。
該測(cè)試模式同時(shí)得到的多個(gè)頻率測(cè)試結(jié)果可以和標(biāo)準(zhǔn)頻率掃描直接比對(duì)。