拉伸流變儀VADER 1000

拉伸流變儀VADER 1000---行業先進測量聚合物熔體和溶液的拉伸流變性能技術

丹麥RHEO FILAMENT公司研發的多功能精確變形拉伸流變儀(yi) VADER 1000提供行業(ye) 先進的精度、測量範圍，功能和性能。獨特的設計確保每次樣品均質、單軸變形，適用於(yu) 塑料行業(ye) 的研發。多功能精確變形拉伸流變儀(yi) 確保用戶樣品不會(hui) 滑動，在實驗期間保持恒定的應變率或應力，並確保對收集的數據有充分的信心。

經過多年的研究和開發，多功能拉伸流變儀(yi) VADER 1000將以前僅(jin) 在學術實驗室中發現的研究級方法集成到用戶友好、堅固且多功能的台式設備中，使測量材料的線性和非線性特性變得簡單易行。此外多功能拉伸流變儀(yi) VADER 1000還提供多種附件以滿足您苛刻的測試條件和樣品要求。

丹麥RHEO FILAMEN拉伸流變儀VADER 1000客戶案例

丹麥RHEO FILAMENT公司研發的拉伸流變儀(yi) 廣泛運用在高分子物理和化學國家重點實驗室、大學高校研究所和化工行業(ye) 研發公司中，在研究聚合物熔體(ti) 和溶液的拉伸流變性上發揮重要作用，如下：

拉伸流變儀VADER 1000產品優勢

①VADER 1000拉伸最大形變（SER）可以達到7，其它品牌是4。這是指數級的變化，即是E4和E7的區別。

因為(wei) 塑膠有些性能要在很大形變下才能看到，所以位伸形變的上限範圍很重要。

②在拉伸測量中，VADER 1000有激光監測樣品的形態變化狀態，其它品牌沒有這個(ge) 監測，隻是用勻速轉動默認樣品的形態已達到設定的樣子。

③VADER 1000在樣品鬆弛時也可以測量，因為(wei) 儀(yi) 器的上板可以向下壓或者回轉。其它品牌在樣品鬆弛時會(hui) 斷掉。

④VADER 1000可以獨立使用，無需外部的旋轉流變儀(yi) 等配合。

⑤熔體(ti) 強度Melt strength這個(ge) 參數在商業(ye) 上較通用，但實際上不能反映樣品真實性能。

舉(ju) 例：

下麵這兩(liang) 個(ge) 聚乙烯樣品A和C，熔體(ti) 強度melt strength是不一樣的（圖1）。但是如果不測拉伸黏度的話，實驗人員不知道他們(men) 的拉伸黏度其實是一樣的（圖2，不同拉伸速率下的穩態拉伸黏度）。

下圖a是不同拉伸速率下的瞬態黏度。C的0剪切黏度低，但是拉伸中應變硬化強，所以能達到相同拉伸黏度。圖b是不同速率下的應力應變曲線，應變4那裏有條虛線，是其他儀(yi) 器能測到的地方。

應變4以後才能證實他們(men) 的拉伸應力是一樣的，應變4以前隻能看到這個(ge) 趨勢。而且兩(liang) 個(ge) 圖裏麵那個(ge) “overshoot”，應變4以前看不到，實驗人員會(hui) 以為(wei) 應力隨應變單調增加，但實際並不是。

詳情查看：低密度聚乙烯拉伸流變性能新技術論文

拉伸流變儀VADER 1000技術原理---長絲拉伸流變學

流變學是研究材料如何在明確定義(yi) 的應力或使材料變形到規定量所需的應力下變形。流變學研究中有兩(liang) 種基本流動變形場：簡單剪切和單軸延伸。流場的簡單性使得分析確定諸如粘度、模量、弛豫時間等材料參數變得容易。

簡單剪切和單軸拉伸有著根本性區別。在剪切過程中，材料的橫截麵積在流動的情況下是固定的，而典型的拉伸流動會(hui) 引起材料的橫截麵積隨時間的變化。因此，應變和應力的定義(yi) 要求精準測量力和橫截麵積。

拉伸流變儀(yi) VADER 1000的工作原理是長絲(si) 拉伸流變學，其中應變和應力的測量需要精確力和橫截麵積的測量。應變和應力由以下公式給出：

丹麥VADER 1000長絲拉伸流變儀特點

長絲(si) 拉伸流變儀(yi) 與(yu) 其他拉伸技術不同的一個(ge) 特點是，測量是在一個(ge) 點上進行的。這與(yu) 剪切流變相反，剪切流變計算的是樣品板橫截麵積上的應力。

在長絲(si) 拉伸流變儀(yi) 中，測量是在直徑最小的位置（最大應力）進行的，通常位於(yu) 長絲(si) 中間位置。

（1）快速主動原位控製方案適用四大不同拉伸測試

軟質材料在拉伸流動中的變形是不可預測的。因此，為(wei) 了施加恒定的應力和/或恒定的速率，需要一個(ge) 快速的原位控製方案來決(jue) 定如何拉動樣品並保持適當的設定點。Rheo Filament花了多年時間開發了一種高效的、正在申請專(zhuan) 利的控製方案，可用於(yu) 各種不同的測試方案。

先進具有主動控製功能的長絲(si) 拉伸流變儀(yi) 適用於(yu) 以下測試：

☛恒定應變速率測試Constant Strain Rate

恒速拉伸流動對應於(yu) 一種變形，其中Hencky strain（亨基應變）根據ξ=ξt隨時間線性增加，其中ξ是Hencky應變速率。恒定速率的拉伸流動將導致材料發生非常大的變形，並且通常會(hui) 帶來小振幅振蕩中沒有顯現的材料特征。恒速拉伸流動經常被用來測試聚合物係統非線性行為(wei) 的連續體(ti) 或分子模型的預測。

在拉伸流變中，聚合物熔體(ti) 和溶液通常會(hui) 發生應變硬化，這由應力隨時間的向上偏離線性預測來。圖1中可以清楚地看到。

線性商用聚苯乙烯（紅色）和支化低密度聚苯乙烯（藍色）的拉伸應力增長係數（應力除以ξ）與(yu) 時間的函數關(guan) 係（在150℃）。細線是對線性粘彈性的預測。線性熔體(ti) 表現出單調的穩定拉伸流動，而支化聚合物在達到穩定狀態前表現出應力過大。

圖2為(wei) 圖1中所示的相同數據的拉伸應力繪製成Hencky應變的函數。當以這種方式繪製時，可以更明顯地觀察到穩定狀態。

這種類型的實驗的典型數據收集作為(wei) 應變率函數的穩態拉伸粘度。

☛恒定應力/蠕變測試Constant Stress/Creep

在蠕變試驗中，在時間t=0時施加恒定的拉伸應力σ↓0，隨後的Hencky 應變隨時間變化而變化。拉伸蠕變柔量定義(yi) 為(wei) J↑Ε(t)=ξ(t)/σ↓0 ，大的蠕變柔量表示軟材料，而小的蠕變柔量表示硬材料。對於(yu) 粘彈性液體(ti) ，蠕變柔量最終隨時間線性增加，斜率與(yu) 穩定拉伸粘度成反比。

圖3：聚甲基丙烯酸甲酯基共聚物的拉伸應力與(yu) 時間的關(guan) 係

圖4：聚甲基丙烯酸甲酯基共聚物在60℃下的蠕變柔量與(yu) 時間的關(guan) 係，其中紅線是小振幅振蕩的預測值

☛應力鬆弛測試Stress Relaxation/Recovery

彈性材料在變形後保持其應力。相比之下，粘性流體(ti) （如水或甘油）在變形停止後立即放鬆應力。聚合物和軟質材料是粘彈性材料的例子，其應力在變形過程中逐漸衰減。VADER 1000提供了獨特的大拉伸變形後應力鬆弛的測量。這可用於(yu) 探測非線性體(ti) 係中的分子鬆弛時間。

圖5：應力除以穩定變形和隨後的應力鬆弛期間的拉伸率，其中：

紅色線：聚苯乙烯

藍色線：低密度聚乙烯

灰色線的數據對應的是樣品的完整延伸實驗

圖6：圖5的測量結果被轉移到流量停止的瞬間開始，在20年的時間裏，顯示了冪律鬆弛。

☛振蕩拉伸測試Oscillatory Extension

粘彈性材料在緩慢變形中表現出粘性反應，在快速變形中表現出彈性反應。小振幅的振蕩變形可用於(yu) 測量從(cong) 粘性反應到彈性反應的變化。在VADER 1000多功能拉伸流變儀(yi) 中，樣品板之間的材料在平均間距附近受到頻率為(wei) ω的小振幅振蕩變形。

圖7：用VADER 1000測量的聚苯乙烯的儲(chu) 存（G'）和損耗（G''）模量與(yu) 頻率的關(guan) 係

如圖所示，板上的受力結果以儲(chu) 能模量G'和損耗模量G''表示。可以看出，對於(yu) 小頻率，G''>G'，意味著材料對這種頻率的反應主要是粘性的。相反，對於(yu) 大頻率，G'>G''，這意味著彈性材料的反應。G'=G''的頻率被表示為(wei) 交叉頻率。這個(ge) 頻率的倒數可以作為(wei) 粘彈性材料的時間常數。

VADER 1000多功能拉伸流變儀(yi) 能夠進行多種不同的實驗組合，並且可以順序進行恒定應變-速率/蠕變/恒定力/應力鬆弛/樣品淬火/拉伸振蕩這6種不同的類型的實驗。

（2）溫度控製---溫度傳(chuan) 導箱

精準的、可重複的流變測量需要精確的溫度控製。VADER 1000拉伸流變儀(yi) 配備有三區傳(chuan) 導箱和可選的可對流烘箱。

☛ 三區溫度傳(chuan) 導箱

VADER 1000拉伸流變儀(yi) 配備了一個(ge) 三區傳(chuan) 導爐，以確保溫度的均勻性、穩定性和響應時間。溫度傳(chuan) 導箱采用空軍(jun) 級絕緣陶瓷以避免過多的熱量損失。烤箱安裝在一個(ge) 獨特的載玻片係統上，可以在不降低溫度的情況下，快速更換樣品。溫度傳(chuan) 導箱可以達到環境溫度和250℃之間，精確度為(wei) 0.1℃。窗口允許在拉伸之前、期間和之後方便地觀察樣品。加熱底板確保溫度均勻，並允許可選的惰性加熱氣體(ti) 通過可選的對流烘箱。

☛對流烘箱（根據需要選擇）

VADER 1000提供可根據需要選擇的對流烘箱，以減少加熱時間，確保整個(ge) 烤箱室溫度均勻，並通過使用惰性氣體(ti) 防止樣品在測試過程中降解。對流烘箱配有安全開關(guan) ，當傳(chuan) 導爐處於(yu) 上升位置時，安全開關(guan) 會(hui) 自動切斷氣流。所有連接都是不鏽鋼的，允許使用各種氣體(ti) 。

底部對流板允許惰性氣體(ti) 進入樣品室，防止氧化並確保溫度均勻。

☛樣品淬火

將感應溫度傳(chuan) 導箱從(cong) 樣品上快速移開，可使樣品的溫度迅速下降。對於(yu) 玻璃轉化溫度高於(yu) 環境溫度的樣品，這可以為(wei) 後期分析提供獨特的流動結構凍結，如光散射、中子散射、X射線散射等。

VADER 1000多功能精確拉伸流變儀產品參數

使用VADER 1000發表的國際論文

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關於丹麥RHEO FILAMENT

丹麥RHEO FILAMENT公司致力於(yu) 開發滿足工業(ye) 和研究實驗室的拉伸流變需求的儀(yi) 器，在拉伸流變領域擁有超過25年的經驗，且研發生產(chan) 的拉伸流變儀(yi) VADER 1000可以提供行業(ye) 先進的精度、測量範圍，功能和性能。

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