如何正确地进行剪切流变测试(22)

图 12
Figure 12. (a) Contact line and interface angle: ideal versus non-ideal cases. In the non-ideal case, asymmetries are exaggerated compared to typical loading and can also occur as a result of overfilling; (b) Contact line in z=0 plane represented by an arbitrary parametric curve, r–r_(s). (Reprinted with permission from Ref.[44]; Copyright (2013) Society of Rheology).

公式中，r(s)是半径，Γ(s)是表面张力，t^l,r是闭合曲线的切线矢量. 从公式(15)中可知表面张力产生的扭矩与接触线的几何形状、样品的表面张力和界面角均相关. 样品填充不足或过量填充都会导致表面张力引起扭矩增加. 此外，样品挥发也可导致样品填充不足，是高分子溶液或水凝胶体系流变测试过程中最容易忽略的问题.
图13显示了Johnston等[44]研究了随着水分蒸发，样品从填充过度到填充不足过程中扭矩的变化. 他们发现，刚开始填充过度会随着水蒸发而缓解，扭矩先减小并保持了一定时间，之后的样品量继续减小导致样品填充不足，接触线断开，此时产生更大的扭矩，然后扭矩会继续保持，直到在更长的时间再次提高. 出现此现象的原因是水蒸发会同时导致接触线和接触角的改变，从而增加了样品的各向非对称性. 因此，对于溶液体系的测试，需要考虑溶剂挥发、样品填充不足导致表面张力引起的扭矩增加，这些因素会影响测试结果.