| 简介： |
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何 红
（北京化工大学,北京 100029 e-mail: hehong668@eyou.com）
流变学数据在聚合物加工业中非常重要，因为它可用于确定加工条件下聚合物结构（比如，分子量、分子量分布、长链支化等）的变化，它可辅助评价材料的加工性，还可作为最终产品质量的指标。
流变测量仪器按它们与加工设备之间的关系分为离线（off-line）在线（on-line, in-line）三种形式。传统流变测量采用离线测量，测量时间长，影响取样的因素多，所以为克服上述问题，以及实现生产过程的监测、质量控制、自动过程控制或过程优化这些要求，在线测量的采用将越来越重要。目前挤出过程在线流变测量只是在国外少量实验室的研究中采用，还没有大量应用到工业生产的质量控制中，因此为适应人工智能制造等技术的发展，对挤出过程的在线流变测量技术的研究和开发非常需要。
一 在线流变仪的结构与测量
in-line型在线流变仪由于插在加工设备中，会影响总体压力降，增加物料的停留时间，影响产量,on-line型在线流变仪相比较而言，对生产的影响较小，因此这种类型的流变仪的应用前景较好，本文主要探讨on-line型在线流变测量。
在线流变测量一般有一很短过渡体分别与挤出机筒和流变仪相连，如示意图。过渡体可以是旋转结构，图a；也可以是抽拉结构，图b。当旋转或抽拉结构中的开口部分与机筒连通时，开始测量的取样，料流进入过渡体的储料槽，储满料流后，流变仪开始测量由通过储料槽下部毛细管或缝口处的压力降、流量或扭矩的数据，然后由过渡体隔断机筒中的料流，停止测量。从取样到得到测量结果大约十几秒，上述测量的物料被排出。上述测量设计也可以由二个熔体泵（输入／输出）构成回路，测量在二个熔体泵之间进行，使测量的料流返回加工设备中，有时为了解决取样滞后的问题，还可加入第三个熔体泵，加速料流的循环。由于加长了料流流动长度，料流返回主流这种方式的测量时间为几分钟。
一般根据测量目的确定测量位置。测量MI值，一般将流变仪放在挤出机与其机头之间；测量反应挤出过程，一般需沿程测量。沿程测量，可用便携式流变仪进行单点测量，也可使用滑轨进行滑动式测量。
二 测量原理
τw：毛细管壁面剪切应力；γw:壁面剪切速率；Rd：毛细管半径；L：毛细管长度。
F：轴向力；RP:过渡体上活塞半径；Re，h,β:过渡体上螺线有效半径,螺距，螺旋角，f摩擦系数; Q:流量；Ω：旋转角速度。
为了减小测量误差，对得到的剪切速率和压力降还需进行Rabinowitsch和Baley修正。
三 应用
在线流变测量可测量MI值，粘度－剪切速率曲线，及配合温度曲线反应分子结构信息。比如，对于树脂生产者，通过在线监测MI值的变化，较容易将聚合物性能分级，这对于聚合物的使用者来讲是非常需要的。可以在双螺杆挤出机的啮合块、反向螺纹处在线监测过氧化物诱导PP降解的反应过程，检验反应动力学理论和研究螺杆几何构型等对加工的影响1。还可将在线回路拓展，用光学纤维将聚合物熔体传送的近红外或紫外光源的合称光进行光谱或相关分析，测量其化学形态等特点。
总之，在线流变检测技术能尽快提供过程信息，以便采取相应的控制行为。这对于聚合物的制造者和加工者，尤其是反应挤出，聚合物混合，发泡等生产和研究尤为重要和需要。
参考文献
1 J.A.Covas, J.M.Nobrega, J.M.Maia, Polymer Testing,2000,19(2):165-176. |
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