屈服應(yīng)力不是材料參數(shù),是和測量方法和分析方法直接相關(guān)的一個(gè)參數(shù),因此需要注明采用什么樣的測量方法和分析方法拿到的這個(gè)值。用流變儀測量屈服應(yīng)力的主要方法有:1 剪切速率掃描,模型擬合計(jì)算得到屈服應(yīng)力;2 剪切應(yīng)力掃描,通過應(yīng)力應(yīng)變曲線拐點(diǎn)計(jì)算屈服應(yīng)力;3 瞬時(shí)剪切力,恒定剪切速率掃描,測量得到剪切應(yīng)力峰值即為屈服應(yīng)力;4 振幅掃描,線性黏彈區(qū)終點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力為屈服應(yīng)力。
通過流變儀的振蕩測試,測定復(fù)雜流體的屈服應(yīng)力
許多復(fù)雜流體,例如形成網(wǎng)絡(luò)的聚合物、表面活性劑中間相、濃縮的乳液,它們在靜止?fàn)顟B(tài)下不流動(dòng),直到施加的應(yīng)力超出一定的臨界值,即屈服應(yīng)力。這類行為即所謂屈服流動(dòng)行為。由此屈服應(yīng)力定義為要使樣品發(fā)生流動(dòng)所需施加的最小應(yīng)力。低于該屈服應(yīng)力,樣品將表現(xiàn)為彈性變形(類似拉伸彈簧),高于此屈服應(yīng)力,樣品將像液體一樣流動(dòng)。大多數(shù)帶屈服應(yīng)力的流體可視為有一結(jié)構(gòu)骨架延伸在整個(gè)材料體積中。骨架的力量由分散相的結(jié)構(gòu)及其交互作用所控制。連續(xù)相通常為低粘度,然而,引入高的分散相體積比,可以上千倍地增加體系粘度,并使樣品在靜止時(shí)表現(xiàn)出類似固體的行為。這類材料經(jīng)常被稱為粘彈性材料。有不同的方法測定屈服應(yīng)力,大多數(shù)使用穩(wěn)態(tài)剪切測試。然而,最靈敏的方法之一是使用振蕩振幅掃描。其測試方法為施加漸增的應(yīng)力或應(yīng)變,并監(jiān)控模量與/或應(yīng)力的變化。
從振幅掃描結(jié)果中,可以多種方式來表征屈服應(yīng)力。某些研究者將G’的起始下降點(diǎn)作為屈服點(diǎn)的量度,因?yàn)樗砹朔蔷€性行為與結(jié)構(gòu)崩塌的起始點(diǎn),而另一些研究者則將G’/G’’的交點(diǎn)作為屈服點(diǎn),因?yàn)樗韽墓虘B(tài)向類液體行為的轉(zhuǎn)變。這兩個(gè)點(diǎn)之間的區(qū)域被定義為屈服區(qū)。顯示了振幅掃描所獲取的數(shù)據(jù)點(diǎn),用以確定屈服應(yīng)力。一種較新的方法則為測量彈性應(yīng)力部分σ’(與G’的彈性結(jié)構(gòu)有關(guān))對應(yīng)變振幅的函數(shù)關(guān)系。如圖2所示,峰值點(diǎn)的應(yīng)力為屈服應(yīng)力,其對應(yīng)的應(yīng)變即為屈服應(yīng)變。通常這一點(diǎn)落在屈服區(qū)內(nèi),且已經(jīng)顯示可以給出對于屈服應(yīng)力的更可靠的度量,該值也與其他方法得到的結(jié)果相一致。取決于待測材料的松弛行為,測試頻率有時(shí)可以影響測得的屈服應(yīng)力。較低的頻率可以更好地表征材料在靜止?fàn)顟B(tài)下的性質(zhì),但將極大地延長測試時(shí)間。因此,通常使用0.1到10Hz之間的數(shù)值。