碳纤维纺丝原液粘度测定

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碳纤维简介

碳纤维（Carbon Fiber）是一种含碳量为 90%以上的新型纤维材料，既具有碳材料固有的特性，又兼具纤维的柔软性。目前，可以制备碳纤维的材料包括聚丙烯腈、沥青、粘胶纤维和聚酞亚胺等。碳纤维具有诸多的优异性能，包括高强度、高模量、线膨胀系数小、低密度、低电阻、抗疲劳、抗腐蚀、耐高温、耐化学辐射等。碳纤维材料被广泛的应用在航空航天、国防**、体育休闲用品、油田钻探、风力发电、汽车构件及土木建筑等领域，尤其是某些对强度、模量、抗疲劳特性等有严格要求的产品，应用更为广泛，是我国重点发展的战略型新兴材料，被喻为“黑色黄金”。

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粘度测定及流变学研究的意义

大量的研究和实践表明，在碳纤维纺丝原液的聚合反应工艺中，纺丝原液的粘度及流变学特性与诸多因素相关，如：聚合物的分子量及浓度、聚合反应的时间及温度、引发剂的种类及浓度、投料浓度、系统真空度等。在纺丝工艺中，为了提高纺丝原液的可纺性，不仅要选择性能合适的纺丝液，而且要保证喷丝孔结构和基础环境的均匀性和稳定性。因此，在碳纤维原丝的生产工艺中，必须注意对纺丝液粘度及流变学特性的控制，通过优化和改进制备工艺，以获得高质量的碳纤维原丝。 

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碳纤维纺丝原液粘度测定

使用DV2T锥板粘度计+TC-650 AP循环水浴系统（如图1所示）测量1种碳纤维纺丝原液（用户提供）在不同剪切率条件下粘度的变化情况。分析剪切速率对碳纤维纺丝液表观粘度的影响情况，并确定碳纤维纺丝液的粘度测试方法。

TC-650AP水浴循环系统用于控制样品温度，Rheocalc T软件连接主机，进行程序编辑及数据采集，绘制粘度变化曲线。测试数据及分析结果详见下图2。

根据粘度计操作手册调节锥板粘度计的转子与样品杯之间的间隙，然后吸取一定量的纺丝液于锥板粘度计的样品杯中，连接粘度计主机和水浴循环系统，设置测试温度为25℃。使用Rheocalc T软件编辑剪切率扫描程序，待样品温度稳定后开始粘度测试。根据图2 的结果可知，在测试温度恒定的条件下，当剪切率由2 1/S增加30 1/S时，该样品的表观粘度由120120 cP下降至45220 cP，具有剪切变稀的特性，属于典型的非牛顿流体。

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应用概述

作为世界上知名的粘度计/流变仪生产商之一，Ametek-Brookfield一直致力于为广大用户提供质量稳定可靠，测量精度高，测量重复性好的产品。Brookfield粘度计的测量精度可以达到全量程测量范围的±1%，重复性可以达到±0.2%。针对不同行业的粘度测试需求，提供个性化的解决方案，适应各种行业用户的分析需求。

RST 流变仪可以进行**的流变学测试，在质量控制和研发领域均可进行**的流变分析。RST系列流变仪具有控制剪切率和剪切应力两种模式，尤其适合于测量非牛顿流体在稳态流动下的粘度、流变曲线等特性。另外，它还可以测量非稳态剪切流动和蠕变状态下的粘弹性、屈服应力以及触变性等流变特性。

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