线性黏弹性行为的测定

确定线性黏弹性行为的方法包括静态法和动态法两种。静态实验是在阶跃应力（或应变）负荷下，观察应变随时间的变化，动态实验采用谐变的应变。现重点对常用的动态法进行介绍。对线性程度的判断是看所计算的黏弹函数是否与施加的应力和应变量无关。

动态法实验采用谐变的应变，测量时必须检查测定是否在线性范围内进行，测量系统是振动，而不是转动。在恒定频率下逐步增加应变，或在恒定应变下增加振动频率。测量仪器的几何构造与转动式黏度计相似：圆筒式角锥-平板式和平板式等。新式的黏度计在同一仪器中把转动和振动结合在一起。

（一）振动式流变仪

图4- 5所示为大多数动态流变仪的基本原理示意图。通过某些基于机械或电磁原理的起振装置，使试样产生剪切或拉伸形变，正弦形变的振幅可以用应变传感器测定，它可以是差动变压器、可变电阻应变仪或者某类光学传感器。使试样发生形变的力，可通过相应的弹簧或扭力杆的微小形变来测定。在弹簧或扭力杆上接一个应力传感器，最常用的应力传感器是电阻应变仪或另一种差动变压器。由于黏性流动引起的能量耗散，故在应力和应变之间产生了一定的相位差。这种黏度行为取决于应力和应变的振幅以及它们之间的相位角。

（二）正交流变仪

振荡实验中，仪器部件产生振荡，在任何意义上流动都是非稳态的。正交流变仪的基本原理与振荡实验不同，正交流变仪中的某一固定点上的速度是不变的，但是流变仪的几何构造所采取的形式则使个别流体元经受振动剪切。这种仪器的典型例子是Maxwell正交流变仪，其工作原理如图4- 6所示。它是由两块间距为h的平行圆盘，在两个圆盘的轴平行安装，但错开一个很小的距离d，即两个圆盘的轴不完全同心，一个轴以恒定角速度ω旋转，另一个轴可以接近于主轴的速度自由旋转。这样聚合物中就发生偏心的振动运动。

作用在平板上的分力用适当的传感器进行测定，由此可推算出动态黏度和动态刚度等数据。