溶剂型丙烯酸酯压敏胶的流变性能研究

针对分子量不同的溶剂型丙烯酸酯共聚物压敏胶的流变性能进行研究,通过频率扫描、振幅扫描两种不同模式进行流变性能测试,并对其蠕变性能进行了测试,通过测试,分析了分子量对流变性能的影响。结果表明,分子量增大,区分频率值(f*)变小,零剪切黏度(η0)变大,样品的弹性变好;在振幅扫描模式下,随着分子量变大,样品的线性黏弹区域变大,弹性模量(G′)与黏性模量(G″)均变大,但弹性模量增大的幅度大于黏性模量,因此,随着分子量变大,样品逐渐从G′G″,样品由黏弹性液体流变行为逐渐向黏弹性固体流变行为转变;蠕变测试说明分子量增大,有利于改善样品的抗剪切变形能力与蠕变回复能力,蠕变回复时间也随之变大。     

枣核/低密度聚乙烯复合材料的力学性能

为充分利用红枣精深加工产生的废弃物,以枣核(JP)和低密度聚乙烯(LLDPE)为主要材料,采用注塑成型法制备JP/LLDPE复合材料,并对其静态力学性能(拉伸、弯曲和冲击)和动态力学性能(动态黏弹性、蠕变行为和应力松弛行为)进行系统测试分析。静态力学性能分析表明,随JP含量的增加,JP/LLDPE复合材料的拉伸强度和冲击强度逐渐降低,但复合材料的弯曲强度得到明显的提升。当JP添加量为20wt%时,JP/LLDPE复合材料的弯曲强度最高,较纯LLDPE的弯曲强度提高63.57%;动态力学分析表明,JP含量的增加有利于提高JP/LLDPE复合材料的刚性、抗蠕变性能和抗应力松弛性能,而温度的升高会对JP/LLDPE复合材料的抗蠕变性能和抗应力松弛性能产生不利的影响。      

聚苯乙烯泡沫（EPS）压缩蠕变实验研究

室温下，对3种密度的聚苯乙烯泡沫（Expanded polystyrene，简称EPS）进行了一系列单轴压缩蠕变实验。实验结果表明，同密度的EPS其蠕变量值随着应力水平的增大而增大，同应力水平下的EPS其蠕变量值随着密度的增大而减小。在实验的基础上，根据弹性-黏弹性对应原理，使用求解黏弹性问题的积分变换方法（Laplace逆变换），建立了包含密度影响的EPS压缩蠕变模型。     

碳纤维增强树脂复合材料细观蠕变性能

碳纤维增强树脂复合材料以其优异的性能,在各领域得到广泛应用。由于树脂基体具有黏弹性,使其合成的复合材料也表现出黏弹性行为。蠕变是材料黏弹性行为中最典型的一类现象,因此对碳纤维增强树脂复合材料细观蠕变性能的研究具有重要意义。室温下利用纳米压痕技术对碳纤维增强树脂复合材料中的基体、界面及纤维相在不同峰值载荷下的细观蠕变行为进行分析。结果表明:在相同的蠕变时间下,最大载荷为2 mN和10 mN的纤维蠕变位移约为基体蠕变位移的1/3和1/2,界面的蠕变位移介于两者之间;稳态蠕变阶段的蠕变速率小于0.1%;基体、界面、纤维的蠕变应力指数分别为3.6、2.9和2.1。同时根据Kelvin-Voigt模型得到了基体、界面及纤维的第一、第二复数模量、黏度系数及蠕变柔量。      

基于分数阶黏弹性模型的木塑复合材料蠕变/回复性能分析

木塑复合材料(WPC)是一种木质纤维增强聚合物的新型环保复合材料,为分析WPC在非恒定荷载下的变形行为,进行结构的长期变形设计,对WPC的蠕变/回复变形进行计算分析。采用叠加原理对比分析既有蠕变计算模型对WPC蠕变/回复的整体预测效果。结果表明,现有模型均不能良好预测其蠕变/回复行为。采用基于分数阶微积分的黏弹性模型对其蠕变/回复行为进行预测,提出一种双参数法的修正分数阶黏弹性模型。通过与已有实测数据对比表明,该模型能够准确反映WPC的静态黏弹性行为。结合实验数据,给出了不同WPC蠕变/回复模型的参数取值。      

含铝凝胶燃料的流变特性研究

在庚烷/硝酸异丙酯混合体系中加入不同粒径的无机纳米凝胶剂,实现燃料凝胶化;并在部分样品中添加纳米铝粉,制得一系列凝胶燃料;以此来研究凝胶剂粒径和铝粉含量对凝胶燃料流变性能的影响规律。采用激光共聚焦显微镜、比重杯和氧弹量热仪测试凝胶燃料的微观形貌、密度与燃烧热;利用流变仪测试凝胶燃料的剪切变稀性、蠕变性以及非线性黏弹性等流变性能。结果表明:凝胶化的燃料具有更高的密度和体积燃烧热;大粒径凝胶剂体系的假塑性更明显,网络强度更大,但内部结构易碎;铝粉的加入破坏了絮凝体网络的连续性,增强了凝胶燃料的塑性,降低了蠕变恢复能力,但会提升凝胶燃料的整体强度。添加质量分数20%的铝粉后,凝胶燃料的零切黏度η₀提高了6倍,储能模量G′₀ 提高了3倍,蠕变恢复能力r_c 下降了33%。     

胶原/异丙醇共混溶液的稳态流变及其触变行为

采用流变仪考察了异丙醇对胶原溶液稳态剪切、屈服应力和触变性质的影响。实验表明,在低剪切速率下,异丙醇的浓度对体系的粘度影响较大,在高剪切速率下各体系粘度则对异丙醇浓度不敏感。幂律方程和Carreau方程能很好地拟合胶原/异丙醇共混溶液的流动曲线,通过粘度系数K、非牛顿指数n和零剪切粘度η0等准确地描述共混溶液的流变性质。通过屈服应力测试发现,异丙醇的加入降低了体系的屈服应力,改善了胶原的流动性质,但同时也使体系不稳定程度增加。另外含有1mol/L异丙醇的共混溶液触变面积小于纯胶原溶液,受剪切破坏的结构能较快速恢复,而含有2和3mol/L异丙醇浓度的共混溶液触变面积大于纯胶原溶液,受剪切而破坏的结构恢复慢,溶液不稳定性增加。     

酰化胶原溶液的流变行为研究

应用流变学的方法研究了酰化胶原溶液的流体力学性能。结果表明,酰化胶原溶液属于假塑性流体,随着剪切速率的增大,表现出明显的剪切变稀行为。当温度从25℃升高到30℃,酰化胶原分子的热运动增加,分子间的物理缠结逐渐降低,导致酰化胶原溶液的剪切粘度、弹性模量(G′)、粘性模量(G″)和复数粘度逐渐降低,而损耗因子却不断升高。酰化胶原溶液的柔量随温度升高而升高,表明其抵抗变形的能力逐渐降低。基于数学模型的拟合结果表明,幂律方程、Carreau和Cross方程可有效描述溶液的稳态测试曲线,Lenovo、Burger和Herschel-Bulkley方程分别对动态频率、蠕变和触变曲线具有较好的拟合效果。     

葡聚糖水溶液触变性及动态黏弹性研究

对葡聚糖水溶液的触变性和动态黏弹性进行了研究。触变性研究中发现,分子量为5．223×10^5,浓度为300mg／mL的溶液形成了触变环,其他葡聚糖溶液未表现出触变性。动态黏弹性研究结果显示,实验过程中改变形变大小对耗能模量与储能模量曲线几乎均不构成影响;随着溶液浓度增大,溶液储能模量和耗能模量均变大,两条模量曲线相交点对应的频率逐渐升高;提高葡聚糖分子量同样可使两种模量增大,对应的交点频率升高。     

应力水平和纤维角度对CGF/PP复合材料蠕变行为的影响及其Burgers模型参数的数值预测

采用DMA的Creep模式分别测试了短时间内（15 min）聚丙烯（PP）在不同应力水平和温度下的单向拉伸蠕变行为,长时间内（10 h）连续玻璃纤维增强聚丙烯（CGF/PP）复合材料单层板在不同应力水平和不同纤维角度上的拉伸蠕变行为。利用Burgers黏弹性模型拟合了蠕变测试数据,构建了相关参数与应力水平和纤维角度的依赖性。结果表明:PP和CGF/PP单层板的蠕变柔量均随应力增大而显著增加,稳态蠕变速率也随之增加,蠕变模量保留率明显下降,PP基体的黏弹性主要决定了CGF/PP单层板在低应力水平下的蠕变行为; 30%应力水平下,偏轴拉伸的纤维角度在0°~90°范围内存在拉-剪耦合效应,在45°时最为显著,此时稳态蠕变速率和蠕变变形量最大;利用四元件Burgers黏弹性模型拟合各条件下蠕变曲线得到的数值模型与实验数据具有较好的相关性,相关系数达到0.99,从得到的数值模型可知相关模型参数存在明显的应力和角度依赖关系;利用模型参数的数值拟合公式分别预测10 MPa应力下0°纤维方向的蠕变曲线及45°纤维方向上30%应力水平的偏轴蠕变曲线均与实验曲线一致,表明本文得到的数值模型的可靠性。      

Rheological properties and related screen-printing performance of low-temperature silver pastes for a-Si:H/c-Si heterojunction solar cells

Four different low-temperature silver pastes were utilized to make metal grids by screen printing for silicon heterojunction solar cells. The rheological behaviors of the low-temperature silver pastes were characterized by viscosity test, thixotropy test, oscillatory stress sweep test and creep-recovery test. The correlationship between the screen-printing performance and the rheological properties was investigated. It was found that the shear thinning behavior and the thixotropy behavior of the silver pastes were desirable for the screen-printing process. An obvious viscoelastic behavior of the silver paste was also helpful for improving its printability. Further, good recovery and low creep and recovery compliances could minimize the printing defects and the tendencies to bleed out during the screen-printing, and thus increase the aspect ratio of the printed grids.     

温敏凝胶流变性能动力学研究

应用动态流变实验测定了温敏共聚物的流体特性,分析其在溶胶-凝胶转变过程共聚物溶液随温度变化形成凝胶机理。以室内合成的四元共聚物溶液为基础,采用动态流变实验测定了该共聚物溶液在不同温度、浓度下的剪切模量和损耗模量的变化,确定了凝胶特性,并与试管倒置法比较了凝胶温度。实验结果表明,临界温度为143℃,在一定浓度下(高于接触浓度C*),低于此温度共聚物溶液具有一般粘性流体特性;高于此温度可形成凝胶网络结构;溶液在测试温度(65～240℃)内,其损耗角从56.27°逐渐变为31.04°,溶液体系从粘性流体逐渐到粘弹性流体过渡;说明该溶液在一定浓度下具有温敏特性。     

纳米CaCO3对水泥-石灰石粉浆体流变作用

试验采用Rheolab QC型旋转黏度计测试了掺纳米CaCO₃的水泥-石灰石粉浆体的流变曲线,应用Herschel-Bulkley流变模型对其剪切应力-速度（τ-γ）曲线进行拟合,得到浆体的动态屈服应力、稠度系数和流变指数,并用触变环面积表征浆体的触变性。结果表明：随石灰石粉掺量的增加,水泥-石灰石粉浆体的动态屈服应力逐渐减小,稠度系数增大,触变性先增大后减小;纳米CaCO₃未改变水泥-石灰石粉浆体的流变类型都呈现出剪切稀化行为;随纳米CaCO₃掺量的增加,水泥-石灰石粉浆体动态屈服应力和稠度逐渐增大,触变性减小,纳米CaCO₃使水泥-石灰石粉浆体流变性能变差,但使其稳定性增强。     

黏度指数改进剂HSD的增粘机理

对聚苯乙烯-氢化聚二烯嵌段共聚物(HSD)改性的150SN润滑基础油的性能进行了测试。研究表明HSD具有优异的增粘能力和抗剪切稳定性。动态激光光散射实验表明HSD在溶液中是以胶束形式存在,胶束的流体力学半径(Rh)对温度有依赖性。温度升高,HSD的流体力学半径逐渐增大,在45℃左右,流体力学半径突然减小。实验发现不同的溶剂有不同的转变温度,但变化趋势基本相同。动态流变测试表明随着频率的增加,加入HSD的基础油的弹性模量和损耗模量均增加。在低频时主要表现为弹性效应,高频时则主要表现为粘性效应。随着温度的升高,润滑油的损耗模量逐渐减小,其弹性模量在60℃左右有一个转折点。     

橡胶沥青性能测试技术的应用

本文通过调查研究国内外评价橡胶沥青的常规技术指标体系,室内采用8种不同基质沥青制备橡胶沥青,基于国内外规范中的针入度、锥入度、延度、软化点、弹性恢复、回弹恢复、Brookfield旋转黏度及剪切流变（DSR）试验等对橡胶沥青性能进行了评价,重点分析基质沥青四组分与各检测指标之间的相关性。研究表明：橡胶粉的溶胀作用不充分会导致针入度和延度的试验结果误差较大,针入度和延度指标评价橡胶沥青缺乏科学性;小锥小皿试验数据稳定性较强,能够有效评价橡胶沥青抗剪切流变性能;回弹恢复能够有效评价橡胶沥青在较小变形范围内的弹性恢复能力;橡胶沥青线弹性范围确定为20%~30%;基于DSR试验进行的应变扫描试验、温度扫描试验、频率扫描试验和滞回环试验等够显著区分橡胶粉与基质沥青的配伍性,由重复蠕变试验测得的零剪切黏度（ZSV）能够合理评价橡胶沥青高温性能;采用多变量回归分析和灰色关联分别评价基质沥青四组分与各项性能指标间的相关性,其中沥青质和饱和分关联程度较高; 60℃车辙因子与基质沥青四组分的相关系数达0.900,60℃复数弹性模量和ZSV与基质沥青四组分的相关系数高达0.9999和1.0。     

Rheology of concrete: a study case based upon the use of the concrete equivalent mortar

A deeper and wider knowledge of the rheology of concrete could be obtained if a variety of absolute rheological parameters were measured. Although a valuable rheological classification can be induced from concrete rheometers, they do not give the same absolute values of the rheological parameters. Moreover, rheological tests with concrete require a large volume of material. The aim of this work is to use the concrete equivalent mortar (CEM) method (Schwartzentruber and Catherine, Mater Struct 33:475–482, 2000) to get concrete rheological information with an absolute rheometer. Additionally some graph tools that resume the results from several rheological tests are suggested for the design of concretes. CEM have been formulated to test concrete formulations with an absolute rheometer. Steady flow measurements of a CEM corresponding to a self-compacting concrete (SCC) clearly reveal characteristic non-linear viscoplastic behavior which it is not shown by conventional tests used to characterize concretes. The thixotropic behavior of a concrete is well-established using three different rheological tests that can be made with an absolute rheometer testing its corresponding CEM. These tests reveal aspects of the strength and kinetics of the micro-structure that are not observable when thixotropy of concrete is semiquantified with conventional methods. Only with a CEM is possible to make oscillatory shear tests. In this way the viscoelastic behavior of the concrete can be characterized. Results of practical interest are so obtained. For example, the necessity of vibration at rest application to the fresh concrete can be established from frequency sweep tests of CEM in the linear viscoelastic region. The correlation between rheological behaviors of a concrete and its corresponding CEM has been supported. Steady flow and thixotropy rheographs of CEM are suggested as tools for an easy and fast determination of adequate formulation for specific applications.     

石墨填充聚丙烯导热复合材料的流变行为

研究了石墨填充聚丙烯体系的导热性能及其与流变行为之间的相互关系。考察了石墨含量对复合体系的热导率与流变特性的影响。发现填充高含量时,复合体系的热导率出现明显的增幅,动态流变发生特殊响应,在低频区尤为明显。运用Cole-Cole曲线分析动态流变行为发现,石墨填充聚丙烯体系存在长时松弛过程,证明三维网络结构存在。采用修正Kerner-Nielson方程获得了流变逾渗阀值,与导热逾渗阀值基本一致。结果表明,填料粒子的充填方式对石墨填充聚丙烯复合体系的导热行为影响较大,粒子之间的直接接触是形成三维网络结构的主要原因。     

MWNTs/HDPE的导电性和流变学性质

利用熔融共混的方法制备了多壁碳纳米管(MWNTs)/高密度聚乙烯(HDPE)导电复合体系,并研究了该体系的流变学性质和导电性质。流变测量结果表明,碳纳米管的加入使体系的黏度和模量有很大的提高,并且高填充含量时复合体系的黏度表现出强剪切变稀行为,而储能模量则在低频区出现所谓的"第二平台";从黏度、损耗模量随填充含量的变化图上可以看出,碳纳米管的质量分数达到8%时,黏度和损耗模量随含量增加的幅度明显增大,表明在该点形成了粘弹逾渗结构,该值和电阻测量得到的逾渗阈值相近。     

微晶纤维素/聚丁二酸丁二醇酯复合材料的流变行为

采用熔融共混法制备了微晶纤维素/聚丁二酸丁二醇酯(MCC/PBS)复合材料,用高级毛细管流变仪和旋转流变仪分别测定复合材料的稳态流变性能和动态流变性能,研究了不同MCC含量、不同温度对复合材料流变行为的影响。结果表明,复合材料的黏度与剪切速率的流变曲线符合幂律流体的特征,可以用幂律模型对其进行拟合;复合材料的黏度与温度的关系可用Arrhenius方程对其进行描述。在线性黏弹区,复合材料的储能模量(G′)维持恒定,当应变(γ)超过临界值(γ_c)时,复合材料进入非线性黏弹区,出现了"Payne"效应,并且随着MCC含量的增加,γ_c下降。在角频率(ω)扫描范围内,复合材料的储能模量(G′)、损耗模量(G″)和复数黏度|η*|均随着MCC含量的增加而增大。在相同的MCC含量下,G″的值始终大于G′的值,损耗因子(tanδ)均大于1。在低频区,G′出现第二平台。MCC/PBS复合材料加工流变特性的研究,对指导MCC/PBS复合材料的成型加工具有一定的价值。     

沥青混合料黏弹性主曲线模拟及换算

基于时间-温度等效原理将不同温度下沥青混合料的储存模量和蠕变柔量进行平移形成主曲线,采用广义Maxwell和Kelvin模型分别模拟沥青混合料的松弛和蠕变特性,利用Prony级数表达式和Laplace变换实现黏弹性主曲线间的相互换算,并将换算结果与试验结果进行了比较。结果表明,广义Maxwell和Kelvin模型可以较好地模拟沥青混合料黏弹性主曲线,储存模量和蠕变柔量主曲线相互换算结果与试验结果规律基本一致,松弛模量实际结果应介于由储存模量和蠕变柔量换算的松弛模量主曲线之间,这可为沥青混合料黏弹性力学研究及黏弹性参数的获取提供有益参考。