通過流變儀測定流體的屈服應(yīng)力

屈服應(yīng)力：在材料拉伸或壓縮過程中，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)，應(yīng)力有微小的增加，而應(yīng)變卻急劇增長的現(xiàn)象，稱為屈服，使材料發(fā)生屈服時(shí)的正應(yīng)力就是材料的屈服應(yīng)力。流體的屈服應(yīng)力是指對于某些非牛頓流體，施加的剪應(yīng)力較小時(shí)流體只發(fā)生變形，不產(chǎn)生流動(dòng)。當(dāng)剪應(yīng)力增大到某一定值時(shí)流體才開始流動(dòng)，此時(shí)的剪應(yīng)力稱為該流體的屈服應(yīng)力。即使材料發(fā)生流動(dòng)所需的臨界應(yīng)力，低于該應(yīng)力，材料僅發(fā)生彈性變形；高于此應(yīng)力，材料開始發(fā)生流動(dòng)，常見于一些搞顆粒含量的體系。

通過上海保圣RH-30流變儀的旋轉(zhuǎn)模式進(jìn)行屈服應(yīng)力測試，設(shè)置恒定的剪切率或轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)子在樣品中以恒定的速率旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)動(dòng)的初期，樣品內(nèi)部分子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)僅發(fā)生彈性拉伸，此階段樣品表現(xiàn)為彈性體，應(yīng)力與應(yīng)變表現(xiàn)為線性相關(guān)；當(dāng)應(yīng)力增加到某一點(diǎn)后，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)達(dá)到彈性極限產(chǎn)生局部破壞，曲線開始彎曲，物料表現(xiàn)為黏彈性體；當(dāng)達(dá)到曲線最高點(diǎn)時(shí)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞。最終，剪切應(yīng)力回落至屈服應(yīng)力以下。剪切應(yīng)力的最高點(diǎn)即可視為屈服點(diǎn)。曲線中線性區(qū)域的斜率表現(xiàn)為樣品的彈性模量G，G值越大，樣品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越大。

除了上述在旋轉(zhuǎn)模式下進(jìn)行的測試之外，也可以使用上海保圣RH-30流變儀的振蕩測試法進(jìn)行屈服應(yīng)力測試：固定測試頻率，通過改變應(yīng)力或應(yīng)變的方式進(jìn)行振幅掃描，一般情況下選控制應(yīng)變的模式（CSD， controlled shear deformation）。對于粘彈性材料，G' 表征其彈性部分，G'' 表征其粘性部分。

如果材料具有屈服點(diǎn)，則屈服點(diǎn)以下發(fā)生較小的應(yīng)變時(shí)，儲能模量（彈性行為）占主導(dǎo)作用，并且在一定的應(yīng)變范圍內(nèi)，兩種模量均保持在一個(gè)恒定的水平，與應(yīng)變的變化無關(guān)。該區(qū)間發(fā)生的形變?yōu)閺椥孕巫儯环Q為線性粘彈區(qū)間。隨著應(yīng)變的不斷增加，兩種模量不再保持恒定，此時(shí)即為線性粘彈區(qū)間的終點(diǎn)，也是屈服點(diǎn)。隨后，樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)開始發(fā)生不可逆的破壞。如果G' 和G''這兩條曲線有交叉點(diǎn)，則可以讀取此時(shí)的應(yīng)力值，作為樣品的流動(dòng)點(diǎn)。相對于旋轉(zhuǎn)測量模式，振蕩測量模式的優(yōu)勢在于：可以同時(shí)表征材料的粘性行為和彈性行為，以及二者之間的動(dòng)態(tài)變化過程。