聚合物毛細(xì)管流變儀由于具有操作簡單,，測量準(zhǔn)確，測量范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，已成為發(fā)展的成熟,、應(yīng)用最為廣泛的流變測量儀器之一。
毛細(xì)管流變儀測試原理
黏度測定基本定律為：即剪切應(yīng)力與剪切速率的比,。當(dāng)在一定溫度下,，剪切應(yīng)力隨著剪切速率成比例的變化時，即黏度不變,，我們稱作這種流體為牛頓流體,，不服從這種規(guī)律的即是非牛頓流體。
剪切應(yīng)力：物體由于外部因素如載荷,、溫度變化等原因產(chǎn)生變形時,，在物體內(nèi)部任一單位面積所受到的相互作用力，即單位面積所受的剪切力,。
剪切速率：剪切速率(shearrate)即是流體的流動速度相對于管道內(nèi)壁的變化速率,，剪切速率等于任一兩個頁面的流動速度差與高度差的比。
聚合物毛細(xì)管流變儀的基礎(chǔ)部分是一個溫度可控制的圓筒形加熱爐,，加熱套在料筒(投料區(qū))外部,，靠加熱套進(jìn)行加熱升溫。把待測試的樣品(高分子聚合物)裝入料桶內(nèi),，加熱腔體內(nèi)裝有不同長徑比的模芯,，待樣品為熔融狀態(tài)時從不同長徑比模芯的毛細(xì)管中擠出，同時利用溫度傳感器和壓力傳感器分別安裝在料筒內(nèi)測量樣品溫度和毛細(xì)管入口壓力,；柱塞桿在運(yùn)動系統(tǒng)的作用下,，壓縮在熔融狀態(tài)下測樣品，以不同的體積流量通過毛細(xì)管模芯中擠出,；在物料被擠出的過程中,，通過測量儀表,，檢測出柱塞桿的實(shí)時位置、速度,、熔體壓力,，從而計算出剪切速率、剪切應(yīng)力,、壓力和黏度等數(shù)據(jù),。
聚合物毛細(xì)管流變儀的用途
聚合物毛細(xì)管流變儀主要用于聚合物高分子材料的研究和開發(fā)；為制定聚合物高分子材料的生產(chǎn)工藝提供科學(xué)數(shù)據(jù),；為研制新型復(fù)合高分子材料提供科學(xué)依據(jù),；指導(dǎo)解決產(chǎn)品質(zhì)量糾紛。
1.指導(dǎo)生產(chǎn)工藝
高分子材料在生產(chǎn)加工中主要注意兩個參數(shù)：一個是溫度,；另一個是速度(剪切速率),。在固定剪切速率下，測量不同溫度時的流動曲線,，通過材料的黏度隨溫度的變化曲線,，可以知道材料對溫度的敏感程度，流動曲線隨溫度變化的曲線斜率越陡峭,，說明對溫度越敏感,。反之，如果流動曲線隨溫度的變化曲線很平緩,，說明這種材料對溫度不敏感,。
當(dāng)然，從曲線上可以很容易找到,，在什么溫度下,，熔體的流動性能好，適合于加工生產(chǎn),，這就是制定生產(chǎn)工藝的科學(xué)依據(jù),。流動曲線對溫度非常敏感的材料，如尼龍,，控制一個合適的溫度對控制產(chǎn)品質(zhì)量非常重要,。但是對溫度不敏感的高分子材料，只改變溫度對控制產(chǎn)品的質(zhì)量效果不大,。
在溫度不變的條件下,，測量流動曲線隨剪切速率變化的關(guān)系,，即可得到高分子材料的黏度隨剪切速率變化的關(guān)系,。黏度不隨剪切速率變化的材料是牛頓流體；黏度隨剪切速率增加而下降(剪切變稀)是假塑性流體,，聚合物熔體多數(shù)是剪切變稀的,。還有一類是剪切變稠的,。
通過得到流動曲線，可以選擇適合于生產(chǎn)加工的剪切速率,。生產(chǎn)中一般是通過改變電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)來改變聚合物熔體的剪切速率,。剪切速率與生產(chǎn)方法關(guān)系很大，紡絲,、注射,、擠出、壓延剪切速率一半分別為104~105,、103~104,、101~102、10(1/s),，因此,，要特別關(guān)注在生產(chǎn)范圍內(nèi)，剪切速率不同時的流動特性,。
2.為新材料的研制提供科學(xué)依據(jù)
一般通過研究新得配方,、配比，或者在高分子材料里添加氧化劑,、添加劑等來研制新材料,。通過聚合物毛細(xì)管流變儀來研究不同材料成分的配比和組成的流動曲線數(shù)據(jù)，來測試其配方性能的好壞,，如果性能不能滿足我們想要的結(jié)果,，可以通過調(diào)整配比，添加添加劑等方法來對材料的性能進(jìn)行改性,，對比改變前和改變后的流動曲線,，來決定添加的添加劑或者配比的不同對材料流動性的影響。
同種材料的流動曲線也可能不同,，有的黏度隨剪切速率變化的很快,，有的黏度隨剪切速率變化的較平緩。其主要原因可能是高分子材料分子量分布不同,。測量高分子材料分子量分布的儀器主要有旋轉(zhuǎn)流變儀和凝膠色譜儀,。在沒有這兩種儀器的情況下，可以通過聚合物毛細(xì)管流變儀做出大體的推斷,。一般來說,，分子量分布范圍越寬的，黏度隨剪切速率變化越陡峭,，分子量分布范圍越窄的,，黏度隨剪切速率變化越平緩。
3.指導(dǎo)解決產(chǎn)品質(zhì)量糾紛
在產(chǎn)品出廠時,，高分子原料廠家往往只提供產(chǎn)品的熔融指數(shù)指標(biāo),。用戶使用具有相同熔融指數(shù)不同批次的原料,，在相同的生產(chǎn)與加工工藝條件下，制成的成品,，有的批次合格有的批次不合格,。用戶就會投訴原料供應(yīng)廠商。廠商可利用聚合物毛細(xì)管流變儀提供的流變數(shù)據(jù)指導(dǎo)解決用戶投訴問題,。
僅僅依據(jù)熔融指數(shù)來制定的加工工藝是不夠的,。只有通過流變數(shù)據(jù)(黏度隨溫度的變化;黏度隨剪切速率的變化)才是制定加工工藝的科學(xué)依據(jù)。通過調(diào)整加工溫度和剪切速率解決量問題,。
通過聚合物毛細(xì)管流變儀提供的流變數(shù)據(jù)確實(shí)異常的(與合格原料相比),。證明該批產(chǎn)品的確存在質(zhì)量問題。如果僅僅是高分子材料的黏度值異常的,，有可能是填充劑的不同的原因,；如果是黏度隨剪切速率的變化過快或過慢的，有可能是材料的平均分子量以及分子量分布不同的原因,。再結(jié)合其它分析手段,，就可找出質(zhì)量問題的根本所在。
此外聚合物毛細(xì)管流變儀還可以用于選擇材料的加工工藝條件,、優(yōu)化加工配方,，控制產(chǎn)品的質(zhì)量。并且通過聚合物毛細(xì)管流變儀可以測試聚烯烴在不同溫度下的臨界剪切速率,，或通過加入氟彈體,、潤滑劑等改性聚烯烴提高臨界剪切速率，可為改善產(chǎn)品外觀質(zhì)量,，提高其加工速度,、增加產(chǎn)量提供依據(jù)
毛細(xì)管流變儀可以是認(rèn)為是一種相對更高級的熔體流動速率測試儀。4.與熔體流動速率測定儀的區(qū)別
區(qū)別在于“熔體流動速率測試儀”只能測試固定載荷和特定溫度下材料的流動性,，而“毛細(xì)管流變儀”可以測量不同剪切速率,、不同載荷下的熔體流變性。因此,，毛細(xì)管流變儀可以用來研究成型過程中的溫度,、壓力、速率從而確定成型工藝參數(shù),；這些是熔體質(zhì)量流動速率（就是我們俗稱的熔指/MFR/MVR）所不能滿足的,。
