伸張粘度測定用オプティカル・レオメータの開発

开发用于测量拉伸粘度的光学流变仪

基本信息

批准号：
09750186
负责人：
高橋勉
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

低粘度粘弾性流体の伸張粘度を測定する有効な方法として、流動服屈折性を利用して伸張応力を測定する方法がある。これは流れにより配向する分子鎖の状態を屈折率の変化として捉え、光弾性則により伸張応力を求めるものである。従来は4-wheelミルや対向噴流型の流路を用いて定常状態における伸張粘度を測定した。本研究課題では高速変調されたレーザ光を用いて実時間で複屈折の値を計測できるオプティカル・アナライザーを用いて、低粘度粘弾性流体の動的な伸張粘度や過渡的な状態における伸張挙動を明らかにすることのできる伸張粘度測定用オプティカル・レオメータを開発した。伸張流動のスタートアップ状態における応力の発達状態を調べるために、平行平板流路による平面スクイズ流れを使用した。スクイズ流れはスタートアップ時の試料の慣性効果が小さく、瞬時に所定の伸張速度を作り出せる利点がある。平行平板の中間面の中心位置では平板の移動によらず試料は純粋に変形のみを行うので、この位置を通りよどみ線方向に透過するレーザー光線を用いて複屈折測定を行う装置を開発した。性能検証試験を行う試料として粘弾性を示す2種類の界面活性剤水溶液(CTAB/NaSal、CPyCl/NaSal)を使用し、平面伸張流れの中心位置における複屈折の挙動を明らかにした。更に、単純せん断流れにおいて光学的に測定されたせん断粘度、機械式レオメータにより測定されたせん断粘度と本装置により得られた伸張粘度を比較した。平面伸張流動における伸張粘度はせん断粘度の4倍となるはずであるが、結果は伸張粘度がかなり大きな値として測定されたことが明らかとなった。これは流路内の流れ場が計算から求まる理想的な状態ではなく、複雑な速度分布をしているためと考えられ、この解明が今後の課題として残された。

一种测量低粘度粘度流体延伸粘度的有效方法是一种使用液体服装折射来测量延伸应力的方法。这被认为是折射率的变化，由流量排列的分子链状态被认为是折射率的变化，并且扩展应力由光弹性确定。以前，使用4轮磨机或其他转换流动路径以稳态测量拉伸的粘度。在这项研究中，我们使用一个光学分析仪，可以使用高速度调制的激光光在实际时间内测量多个借口的值，以及我们开发的低粘度粘度液和过渡条件的动态拉伸粘度和过渡行为可以揭示的用于拉伸粘度测量的光学仪表。为了检查拉伸流的启动状态中应力的发展状态，平行平板板使用了平坦的鱿鱼流。挤压流在启动时具有少量的惯性效应，并且具有瞬时扩展速度的优势。在平行板的中间表面的中心，无论平板的运动如何，样品纯粹是变形的，因此我们开发了一种使用激光射线执行多重屈曲测量测量的设备位置。使用两种类型的表面活性剂水溶液（CTAB/鼻腔，CPYCL/鼻），这些溶液表明双色作为进行性能测试的样品，揭示了在平坦拉伸流的中心多屈曲的行为。此外，比较了在简单的航天飞机中测量的光粘度，比较了通过机械左旋计测量的粘度和该设备获得的扩展粘度。平面扩展流中的延伸粘度应是剪切粘度的四倍，但结果表明，拉伸的粘度被测量为相当多的值。这可能是因为流动路径中的流程不是计算所需的理想状态，而是复杂的速度分布，而这种阐明仍然是将来的任务。