粘度測量中的爬桿效應(yīng)（包軸效應(yīng)）？如何處理

爬桿效應(yīng)是高聚物具有粘彈性的表現(xiàn)之一。對于粘性流體，由于離心力的作用，液面將呈凹

形（左圖）；與粘性流體不同，盛在容器里的高分子液體（粘彈性流體），當(dāng)這種樣品中放

入轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，沒有因為慣性作用而甩向容器壁附近，反而環(huán)繞在棒附近，出現(xiàn)沿棒向上爬

的“爬桿”現(xiàn)象（右圖），這種現(xiàn)象稱為韋森堡效應(yīng)，法向應(yīng)力效應(yīng)，又稱“包軸”效應(yīng)。

出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是這種高分子物料具有彈性，由于高分子流體在流動中形成各向異性結(jié)

構(gòu)而產(chǎn)生的：在旋轉(zhuǎn)時具有彈性的大分子鏈會沿著圓周方向取向并出現(xiàn)拉伸變形，從而產(chǎn)生

朝向軸心的壓力，離軸越近的地方剪切速率就越大，故法向應(yīng)力越大，相應(yīng)的，高分子鏈的

彈性恢復(fù)力就越大，于是使得液體沿軸向上擠，就出現(xiàn)了爬桿現(xiàn)象。

 什么是粘彈性流體？有粘性液體和彈性固體的特性。

粘性液體：受力，流動，產(chǎn)生永jiu性形變

彈性固體：受力，變形，去除外力，形變恢復(fù)

粘彈性流體：受力時產(chǎn)生形變，去除外力，形變部分回復(fù)，受力時間越長，形變恢復(fù)部分越

少。

爬桿效應(yīng)的不利后果及其克服辦法：

1、 爬竿效應(yīng)對于高分子溶液而言是正常的，只要分子量達(dá)到一定數(shù)必然要爬竿，這也是高

分子溶液彈性的體現(xiàn)。用普通粘度計來測量時由于爬桿現(xiàn)象，得到的數(shù)據(jù)經(jīng)常是大于真實的

粘度值，同時這類物料實際又是假塑性剪切變稀的，因此對這類物料的特性經(jīng)常使測試者感

到困惑。

2、 要想克服爬桿效應(yīng)的方法：

針對這類物料，不能采用同軸圓柱體轉(zhuǎn)子，zui簡單的方法是采用 RST-CPS 錐板流變儀，根據(jù)

物料的粘度范圍選用 CP25-1 或 CP50-1 轉(zhuǎn)子，可以先做一下剪切率掃描，得到基本的流變曲

線，然后根據(jù)情況確定zui后的測量條件，一般建議采用低剪切率進(jìn)行測量。如下圖所示，一

個聚合物在不同聚合條件下的流變曲線。從曲線可以發(fā)現(xiàn)，該物料是假塑性流體，經(jīng)過實驗

也發(fā)現(xiàn)具有觸變性，zui后確定在較低剪切率（該樣品采用 8 S-1）的條件下進(jìn)行測量，可以

獲得穩(wěn)定可靠的粘度值，給生產(chǎn)工藝的確定提供了可靠的實驗數(shù)據(jù)。

對于粘彈性體或凝膠類樣品（高分子聚合度高，濃度高）來說，采用錐板流變儀不斷線性增

加和降低樣品受到的應(yīng)力和剪切率方法，可以從一定程度上限制內(nèi)部結(jié)構(gòu)的彈性回復(fù)對數(shù)據(jù)

造成不一致的麻煩，因此使用 RST 流變儀是更適合該樣品的測試，具體測量的條件：可以采

用剪切率掃描進(jìn)行流變曲線測試，或者選用一個比較低的剪切率（0-20 S-1）進(jìn)行一段時間

的測量，再取平均值。

現(xiàn)截然不同的結(jié)果（用戶樣品出現(xiàn)濺膠現(xiàn)象，外來樣品卻能正常生產(chǎn)）。

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