以哈克流变仪为参照的胶黏剂流变学

胶黏剂种类繁多，流变学的测试方法繁多。但万变不离其宗，总可以从复杂的头绪中找出规律来，以不变应万变，去更科学的、缜密的表达胶黏剂的流变学特性。

一、基础概念：流变学是啥？

流变学：在力的作用下，研究材料流动flow和形变deformation的科学。合二为一，就是材料的粘弹性。一句话，流变学是研究粘弹性的科学。

粘弹性：物质流动与变形时所表现出来的、依赖于观测时间尺度的性质。

流动的表达：连续的、无限的形变过程，通常用黏度来表达。用来表征物质用来阻止流动，消耗能量的能力。

弹性的表达：描述物质的软、硬特性，通常用模量来表达。用来表征物质用来阻止形变、储存能量的能力。

为了更好理解粘弹性，如下所示。这些公式是枯燥乏味的，但是只有理解了这些参数所带来的实际意义，就会发现流变学其实是一个非常实用且有趣的学科。

G·储能模量或者弹性模量,描述材料储存能量的能力，表达材料弹性、或者硬的特性，是模量的弹性分量。

G··损耗模量,描述材料耗散能量的能力，表达材料黏性、或者软的特性，是模量的黏性分量。

tanδ损耗因子，用来表达材料黏性和弹性行为的相对重要性。

对于不同的胶黏剂，根据测试的方法以及不同的施工工况，可以采用不同的流变测试方案。但有一点是不变的，就是胶黏剂的zuijia流动、变形或是润湿效果，可以借助流变仪黏弹性测试，很容易获得令人满意的结果，从而反过来可以指导胶黏剂的质控、生产、研发和应用。

二、胶黏剂与流变学

2.1 流动性能：流动曲线和粘度曲线

对于具有良好流动状态的胶黏剂，比如车用的聚氨酯胶，PVC胶等，由于各个整车厂质控要求，对于产品宾汉黏度的控制近乎苛刻。

我司在<如何表征胶黏剂的黏>这篇文章中，描述了胶黏剂显示良好粘聚力的三个步骤，之一就是要在基材上展现良好的流动能力，从而实现更大面积的接触或润湿。所以，开展模拟施工应用条件下的流动曲线测试，是表征胶黏剂之所以黏的关键一步。

2.2 触变性：触变环测试或者三段式结构恢复

触变性所要表达的是物质结构被破坏之后恢复能力的大小或者回复的快慢。对于胶黏剂，涉及到涂布，无论是滚涂、喷涂或者刮涂，都要对胶黏剂的触变性有一个清晰的检测，这对胶黏剂本身的流平和流挂性能有直接的影响。

2.3 屈服应力：

屈服应力是一个非常重要的概念，至少在流变学的研究领域。

在涂胶的过程中，胶是不是很容易上胶，容易被滚轮带走。要研究屈服。

胶枪出胶的时候，需要多大的力，才可以保证胶液稳定的施工在粘接材料上。需要研究屈服应力。

胶黏剂高分子形成网络结构的强弱，也需要研究屈服应力。

从广义来看，屈服应力可以表达配方体系的稳定性以及材料的弹性行为。尤其是您的实验室的流变仪还不能很好测试粘弹性的时候，屈服应力参数可以给到一些有实际意义的参考。

2.4 热机械性能测试

这主要涉及到粘弹性测试，也是胶黏剂流变学的zhongdian，也是难点。下图参考《热熔压敏胶技术及应用》（曹通远著，P75页，化学工业出版社）。需要解释和理解这个图，需要花一番功夫。

在进行胶黏剂的黏弹性测试的时候，无论是频率扫描，温度扫描还是时间扫描，都遵从于如图所示的变化规律。G·弹性模量和tanδ损耗因子是两个非常重要的参考量度。

动态玻璃化转变温度Tg，在玻璃化转变区（2）损耗因子zuida值处的温度，定义为Tg。也就是T（tanδmax），这与DSC测试的结果不同。

在流动区（5），tanδ=1的点定义为流动点。或者对于热固性物质来说，这叫凝固点Gel Point。

区域（3）和（4）又叫做橡胶平台区。一个合适的胶黏剂在使用或者储存的环境下，它的流变特性也应该呈现在纠缠区的高内聚强度状态。

在这个黏弹性测试的范围内，有很多方案，可以有效的表达胶黏剂的特性。比如频率扫描，Z简单，却可以表达产品质量的一致性和配方的稳定性；同时，也可以表达产品随时间或者温度变化的稳定性。

2.5 固化监测

流变仪可以通过测试样品粘弹性模量的变化全程监测胶黏剂样品的固化过程，包括热固化和紫外固化，再配个哈克流变仪ZL的流变-红外联用模块，更可深入研究固化过程中样品分子层面的变化，监控反应动力学，反应度等

右图是一个描述紫外光固化的测试结果。2分钟后紫外光开始照射，固化开始，储能模量G’，损耗模量G”和复数黏度急速上升。于2.48分钟即紫外光照射0.48分钟后储能模量G’，损耗模量G”产生交点，样品固化。固化继续进行至3.951分钟即紫外光照射1 .951分钟后，储能模量G’，损耗模量也G”趋于平稳，固化逐渐完成。通过相位角的变化可观察样品从液态至固化的相态变化过程；整个实验相位角从Z初的86°减小为实验结束后的0.8°。

三、胶黏剂流变学的几点讨论

3.1 胶黏剂企业需要一台什么样的流变仪

这个是一个非常复杂的问题。究竟买一台什么样的流变仪合适，仁者见仁，智者见智。从流变仪的主要分类看，主要是应变控制型流变仪和应力控制型流变仪。

对于一台仪器来说，可以准确测量模量，G·和损耗因子tanδ，以及精确的给出时间、温度和频率等变量，就可以完整的表征胶黏剂的流变特性。根据大多数客户的选择结果和设备预算，我司给出如下流变仪选择推荐：

除非您需要的是一款经济的流变仪，样品黏度适中，不需要复杂的流变测试，观察下触变和屈服，建议用滚珠轴承的设备，经济实惠。如果您需要一台更为高级的设备，进行复杂流体测试，建议一定要选择一款空气轴承的设备，尽可能的满足研发的需求，可以处理温度更高，流体类型更为复杂的物质。

总之一句话，选择什么样的设备，根据您的应用和财务预算来吧。如果预算充足，买一台高端的设备更合适。

3.2 流变仪的价值在哪里？

这个问题其实不是胶黏剂行业独有的。换句话说，企业为什么要买流变仪。

坦白来讲，粘度计也是一款很不错的设备，至少对于液体状，膏体等类型的胶黏剂，可以轻松完成黏度测试，用以质量控制没有任何问题。但是在面对软固体，甚至固体物料的时候，黏度计显然就力不从心了。

特别是在面对树脂、环氧胶黏剂，压敏胶、热熔胶等类型的时候，黏度计的功能就太单一了，多数时候会给出与实际状况不想符合的结论。或者，面对这些材料，必须用流变仪才可以解决问题。

比如一家非常有名的胶黏剂制造商，为了解决AB胶组分混合的问题，就采用了哈克的MAS60设备，做了简单的G·弹性模量和tanδ损耗因子检测，很容易发现了问题症结所在，很快优化了配方，zuizhong解决了一直困扰客户多年的问题。

对于研发，流变仪可以优化和改善配方，剖析竞品，实现产品持续的创新、改进；对于生产，可以对生产工艺条件参数进行稳定性和均一性评价，为稳定的、优质的产品生产提供有力的数据支持和科学评估手段；对于质量控制，流变仪多了一个维度，去强化QC的方法和手段，为优质的产品保驾护航；对于技术应用，流变仪可以帮助客户不断解决现场遇到的各类问题，不断优化方案，提高技术服务能力，从而为实现更多的、更好的产品销售提供qiangli支撑。

总之，一台合适的流变仪，可以涵盖解决研发，QC，生产和技术支持过程中遇到的任何问题。投资一台流变仪，必将是一件极具性价比的投资。

哈克流变仪，大家之选。任何问题，请垂询4008-525-021