流变学是对流动液体或粘性材料的研究。因此，它涵盖了与液体流动行为以及（半）固体材料的暂时和/或永久变形相关的属性。这些通常被称为粘性、粘弹性和弹性性能。这些特性可以在静态和/或动态环境中使用流变仪进行测量。影响这些性能的典型因素可能是外力、温度、应力持续时间、蠕变和材料的化学变化（例如固化、化学老化）。

流变学研究可用于执行工艺建模，例如模拟或优化工艺条件，例如塑料（反应）注塑成型、3D 打印或粘合剂的紫外线和热固化。流变仪在旋转或振荡测量模式下测量材料特性，以响应施加的力。

根据要测量的材料或所需特性，可以进行各种测量配置。常见示例包括锥形板、板板和圆柱杯配置。软件用于适应这些不同的测量配置，并进行计算以得出感兴趣的物理属性。

 

原理

通过旋转运动产生剪切，以确定材料的粘性，弹性，粘度，模量等流变特性参数。

两种类型

• 应力控制型：采用马达带动夹具带动样品运动产生应力。 如: 安东帕， TA，哈克，马尔文等属于应力控制型。
• 应变控制型：采用马达带动夹具带动样品运动产生应变。

剪切力矩和剪切速率范围

1. 剪切力矩： 10-7～10-1  N. m
2. 剪切速率：10-3～103 1/S

旋转流变模式选择

• 稳态模式： 连续的旋转带来应力和应变。一般用于测试粘度，应力和应力曲线，屈服等
• 瞬态模式： 施加瞬时改变的应力或者应变。用来测试流体响应对时间的依赖。一般用测试触变等。
• 动态模式：对流体施加交变的振荡应力或者应变。用于测试模量，阻尼，损耗等特性。

理想用途

• 化学品、油、印刷油墨、润滑剂、个人护理产品（如牙膏、乳液）、食品和饮料（如乳制品）的粘度和粘弹性测量
• 塑料的剪切和损耗模量测量（初始熔化后）
• 粘合剂：固化行为 – 监测流体向（半）固体的转变
• 热性能：玻璃化转变，Tg、塑料的熔化温度和热膨胀系数（CTE）

优势

• 用途广泛：可测量许多不同的特性
• 该技术适用于各种来源和各种物理状态下的许多不同样品

局限性

• 仔细的实验设计和设置对于避免错误结果非常重要
• 不适用于非常坚硬的材料，如石材（> 10 GPa）

技术规格

• 采集数据：轴向位置，力
• 精度：取决于材料类型和所研究的特定特性
• 样品类型和要求：流体，半固体，刚度/硬度高达几GPa
• 温度：取决于加热附件 – 范围从 -160°C 到 600°C
• 最小样品量：取决于附件/几何形状：~ 2.5 μl（板直径为 8 mm）和 50 μm（样品层厚度）

样品的注意事项

1. 样品在测试温度范围内，不会有物质挥发出来
2. 样品测试温度范围内，不会发生裂解现象。样品在低温段不凝成固体
3. 样品在测试温度范围内保持是流体（一般在熔点以上20～30度，裂解温度以下）
4. 选择合理的夹具。平板夹具一般在1～5mL，同心圆筒夹具一般在20～50mL

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