粘度测量中的爬杆效应（包轴效应）？如何处理

爬杆效应是高聚物具有粘弹性的表现之一。对于粘性流体，由于离心力的作用，液面将呈凹

形（左图）；与粘性流体不同，盛在容器里的高分子液体（粘弹性流体），当这种样品中放

入转子旋转时，没有因为惯性作用而甩向容器壁附近，反而环绕在棒附近，出现沿棒向上爬

的“爬杆”现象（右图），这种现象称为韦森堡效应，法向应力效应，又称“包轴”效应。

出现这一现象的原因是这种高分子物料具有弹性，由于高分子流体在流动中形成各向异性结

构而产生的：在旋转时具有弹性的大分子链会沿着圆周方向取向并出现拉伸变形，从而产生

朝向轴心的压力，离轴越近的地方剪切速率就越大，故法向应力越大，相应的，高分子链的

弹性恢复力就越大，于是使得液体沿轴向上挤，就出现了爬杆现象。

 什么是粘弹性流体？有粘性液体和弹性固体的特性。

粘性液体：受力，流动，产生永久性形变

弹性固体：受力，变形，去除外力，形变恢复

粘弹性流体：受力时产生形变，去除外力，形变部分回复，受力时间越长，形变恢复部分越

少。

爬杆效应的不利后果及其克服办法：

1、 爬竿效应对于高分子溶液而言是正常的，只要分子量达到一定数必然要爬竿，这也是高

分子溶液弹性的体现。用普通粘度计来测量时由于爬杆现象，得到的数据经常是大于真实的

粘度值，同时这类物料实际又是假塑性剪切变稀的，因此对这类物料的特性经常使测试者感

到困惑。

2、 要想克服爬杆效应的方法：

针对这类物料，不能采用同轴圆柱体转子，zui简单的方法是采用 RST-CPS 锥板流变仪，根据

物料的粘度范围选用 CP25-1 或 CP50-1 转子，可以先做一下剪切率扫描，得到基本的流变曲

线，然后根据情况确定zui后的测量条件，一般建议采用低剪切率进行测量。如下图所示，一

个聚合物在不同聚合条件下的流变曲线。从曲线可以发现，该物料是假塑性流体，经过实验

也发现具有触变性，zui后确定在较低剪切率（该样品采用 8 S-1）的条件下进行测量，可以

获得稳定可靠的粘度值，给生产工艺的确定提供了可靠的实验数据。

对于粘弹性体或凝胶类样品（高分子聚合度高，浓度高）来说，采用锥板流变仪不断线性增

加和降低样品受到的应力和剪切率方法，可以从一定程度上限制内部结构的弹性回复对数据

造成不一致的麻烦，因此使用 RST 流变仪是更适合该样品的测试，具体测量的条件：可以采

用剪切率扫描进行流变曲线测试，或者选用一个比较低的剪切率（0-20 S-1）进行一段时间

的测量，再取平均值。

现截然不同的结果（用户样品出现溅胶现象，外来样品却能正常生产）。