流變儀（Rheometer）是表征物體流變行為的實(shí)驗(yàn)裝置。對于流體特別是高分子，可以測定具有粘彈性性質(zhì)，情況復(fù)雜的多種物質(zhì)，流變儀可以測量不同應(yīng)力或不同應(yīng)變速率下黏度和模量的變化。隨著流變學(xué)的發(fā)展與流變技術(shù)的廣泛應(yīng)用，流變儀可用于化妝品、藥品藥物、聚合物熔體、懸浮液、乳液、紙張涂料、洗滌劑和食品等不同物品的物理性質(zhì)測試，對于高校教學(xué)來說，流變儀可應(yīng)用于材料、化學(xué)、食品、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境等專業(yè)的教學(xué)和科研工作中。那么流變儀在本科教學(xué)中可以開展哪些實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

1、聚合物溶液的纏結(jié)濃度的測定

當(dāng)高分子以分子狀態(tài)分散在溶劑中所形成均相體系稱為高分子溶液，目前廣泛應(yīng)用于涂料、粘合劑和纖維紡絲等領(lǐng)域。聚合物在水溶液中的構(gòu)象隨著溶液濃度的改變而發(fā)生變化。對聚合物溶液的臨界濃度參數(shù)研究不僅具有理論意義，而且具有重要的實(shí)用價(jià)值。

通過流變實(shí)驗(yàn)，借助旋轉(zhuǎn)流變儀，可以測定一系列不同濃度的聚合物溶液的增比粘度，并繪制p-c曲線，通過曲線擬合和標(biāo)度率確定臨界交疊濃度和纏結(jié)濃的值。

2、粒子填充聚合物復(fù)合體系流變性能的測定

為了提高聚合物基體的力學(xué)性能和耐熱性，填充復(fù)合改性（在聚合物基體中填充無機(jī)納米粒子）是一種有效的方法。通過動(dòng)態(tài)流變性能的測定，可以研究填充無機(jī)粒子的體積分?jǐn)?shù)、形狀對復(fù)合體系的彈性、力學(xué)松弛時(shí)間和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等的影響。通過該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生掌握平板硫化機(jī)制備圓片試樣的方法，認(rèn)識(shí)無機(jī)粒子對聚合物基體的填充增強(qiáng)效應(yīng)，為聚合物材料的復(fù)合改性打下了一定的基礎(chǔ)。

3、聚合物-膠體懸浮液的聚集穩(wěn)定性表征

膠體懸浮液的聚集穩(wěn)定性對于其實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要，通過添加聚合物可以調(diào)控膠體粒子間的相互作用勢能，從而影響其聚集穩(wěn)定性。通過該實(shí)驗(yàn)可使學(xué)生認(rèn)識(shí)到，添加的聚合物濃度不同會(huì)導(dǎo)致復(fù)合體系微觀結(jié)構(gòu)和宏觀力學(xué)性能不同。因此，聚合物的分子量和濃度對聚合物復(fù)合體系的流變特性有很大的影響。

4、物理凝膠化的流變表征

聚合物水凝膠是一類能迅速吸收并保持大量水分而又不溶于水的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)材料，目前廣泛在藥物控釋、細(xì)胞培養(yǎng)和廢水處理等領(lǐng)域。聚合物的溶液-凝膠轉(zhuǎn)變，即凝膠化的研究對認(rèn)識(shí)聚合物水凝膠的優(yōu)異性能的微觀來源和制備過程均具有重要的指導(dǎo)意義。該實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生充分掌握聚合物溶液的凝膠化轉(zhuǎn)變的理論知識(shí)，有助于學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)聚合物的濃度對其微觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。

5、測定淀粉糊化過程

測定淀粉糊化過程(振蕩模式,不破壞正在形成的結(jié)構(gòu),提高準(zhǔn)確性)，錐板體系振蕩模擬烘焙條件，衡量粘彈性變化，采用低剪切速率(0.00001-0.001 1/s)，衡量內(nèi)部氫鍵結(jié)合力。固定形變和頻率，在一定溫度下，測試膠體形成的凝膠點(diǎn)。

6、巧克力粘性測定

巧克力最重要的流變學(xué)參數(shù)就是屈服應(yīng)力值，其流動(dòng)曲線遵循Casson 方程：把流動(dòng)曲線外推至零剪切速率來確定巧克力的屈服應(yīng)力值。屈服應(yīng)力與巧克力中所含的可可脂肪成分，巧克力漿中的可可粉、糖粉等的磨碎程度及卵磷脂的用量有關(guān)。在涂布巧克力層的時(shí)（威化巧克力、冰淇淋巧克力等），涂層的厚度取決于巧克力的屈服應(yīng)力，垂直面厚度取決于其粘度。

以上簡單列舉幾例流變儀在教學(xué)中的測試，在各個(gè)學(xué)科的實(shí)際教學(xué)工程中，針對不同的樣品，流變儀可以測定樣品黏度（包括流動(dòng)曲線、屈服值、觸變性等）、儲(chǔ)能模量、損耗模量、法向力等，針對測試的樣品的不同，將流變參數(shù)與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合，如瓊脂的流變性能與其加工的便利性、貯藏穩(wěn)定的相關(guān)性、獼猴桃果膠等天然膠體在食品加工中的應(yīng)用、利用流變儀研究分離蛋白溶液穩(wěn)定性，對其加工運(yùn)輸儲(chǔ)存提供客觀數(shù)據(jù)指導(dǎo)等。

使用上海保圣RH-20流變儀對本科生教學(xué)，能幫助學(xué)生加強(qiáng)對加工過程中高聚物物理形態(tài)變化的理解，加深對加工工藝影響最終產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生利用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力和手段。同時(shí)，上海保圣流變儀還可用于質(zhì)量控制(QC)、生產(chǎn)和應(yīng)用、化學(xué)和機(jī)械工程、工業(yè)研究和開發(fā)以及材料科學(xué)等。