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    流變儀原理
    添加時(shí)間:2023-08-11 09-32-56 作者:admin

      旋轉流變儀的工作原理:

      流變儀的傳感器為即時(shí)響應,當轉子旋轉給樣品施加應力,樣品分子間發(fā)生形變,對轉子產(chǎn)生反作用力,電腦將采集到力矩信號與時(shí)間,溫度,剪切速率等繪畫(huà)成相關(guān)的流變學(xué)曲線(xiàn)。


    旋轉流變儀常用轉子有哪些?

      旋轉流變儀一般由測量頭、控溫系統、轉子系統及數據采集和處理系統四部分組成,轉子系統是旋轉流變儀的重要部件,轉子的選擇對于實(shí)際應用至關(guān)重要。旋轉流變儀的轉子大致可分為同軸圓筒轉子、平行板轉子、平錐板轉子、槳葉轉子、可拋型轉子及其它轉子系統六大類(lèi),下面鑠思百檢測為您介紹幾類(lèi)轉子的各種類(lèi)型。

    一、同軸圓筒轉子
      同軸圓筒轉子由內筒與外筒組成,接觸表面積大、應力靈敏度高,主要用來(lái)測量中、低黏度且易清洗的均勻樣品,一般不適用于高黏度樣品、糊劑和含有大顆粒的懸浮液。
      根據測試標準的不同,常見(jiàn)有如下三種類(lèi)型的同軸圓筒轉子:


      末端尖形同軸圓筒更易浸入較高黏性的樣品中進(jìn)行測試,可一定程度上消除末端效應。
      末端凹形同軸圓筒放入樣品時(shí),更易捕獲樣品中的氣泡,可有效的消除末端效應,提高測試的準確性。此轉子不建議進(jìn)行變溫測試,因為當溫度發(fā)生改變時(shí),轉子底部凹面捕獲的氣泡會(huì )隨溫度改變而變化,從而影響測試結果。
      雙狹縫同軸圓筒的內壁和外壁可同時(shí)與樣品接觸,不僅可以有效消除末端效應,而且增加了與樣品的接觸面積,相比于前兩種同軸圓筒轉子,更適于測試低黏度樣品。
      每一種同軸圓筒都有不同尺寸可選,可根據黏度和模量的計算公式計算適用的轉子尺寸,或者根據轉子自身參數信息進(jìn)行選擇,一般待測樣品黏度越低,選擇的轉子直徑越大。
      同軸圓筒轉子選擇時(shí)需注意:
    1、由于測試樣品量充足,且可以在樣品的上表面添加一層防揮發(fā)液體,所以在測試易揮發(fā)樣品時(shí)建議選擇此類(lèi)轉子;
    2、不同尺寸的轉子,所需測試樣品量不同,一般需要幾毫升到幾十毫升;
    3、測試完成后需要清洗轉子,根據樣品性質(zhì)不同耗時(shí)不同;
    4、此類(lèi)型轉子無(wú)法測量di一法向應力差。


    二、平行板轉子
      平行板轉子由上板和下板組成,適用于難清洗或中、高黏度的液體、膏體、半固體類(lèi)樣品。平行板的間距可以根據樣品特性和測試要求進(jìn)行調節,可適用于含有一定顆粒物的樣品測試,顆粒物粒徑應小于上下板間距的三分之一;還可通過(guò)減小間距抑制樣品的二次流動(dòng)。平行板結構可以方便的添加各種光學(xué)附件,輕松實(shí)現旋轉流變儀與紅外光譜儀、拉曼光譜儀、紫外光源等進(jìn)行聯(lián)用。其幾何形狀如圖4所示:

      平行板轉子有不同尺寸可選,可根據黏度和模量的計算公式計算適用的轉子尺寸,或者根據轉子自身參數信息進(jìn)行選擇,一般待測樣品黏度越大,選擇的轉子直徑越小。
      需注意的是在高剪切速率下,測試的樣品可能會(huì )被甩出或者發(fā)生滑移。若想避免滑移現象,可選擇防打滑轉子或調整相應測試參數。


    三、平錐板轉子
      平錐板轉子與平行板轉子在結構和用途上都非常接近,平錐板轉子有不同尺寸和錐度可選,可根據相應公式計算適用的轉子,或者根據遵循的標準或測試需求進(jìn)行選擇。其幾何形狀如圖5所示:

      平錐板轉子和平行板轉子有以下幾點(diǎn)區別值得注意:
    1、平錐板轉子的間距是固定值,依據其尺寸和錐度有不同規定,一般規定值都比較小,所以不適合測試含有顆粒物的樣品;
    2、在做變溫測試時(shí),轉子本身的熱脹冷縮可能會(huì )使間距產(chǎn)生一定改變,由于平錐板轉子要求精確的固定間距,所以一般不適用于變溫測試,這時(shí)候可選擇平行板轉子進(jìn)行測試。對于帶有熱間隙補償功能的流變儀,兩種轉子都可以用;
    3、平錐板轉子所需測試的樣品量是所有轉子中少的,低至幾十微升,對于珍惜樣品尤為重要,如生物流體和實(shí)驗室合成的少量聚合物等;
    4、平錐板轉子在測試時(shí)的流場(chǎng)是均勻的,同樣轉速下樣品內不存在剪切速率梯度,在確定流變學(xué)性質(zhì)時(shí),不需要對流動(dòng)動(dòng)力學(xué)作任何假設。
    四、槳葉轉子
      槳葉轉子適用于含大顆粒物或不均勻體系的樣品,可在測試過(guò)程中有效防止樣品的沉降。轉子尺寸根據樣品性質(zhì)和實(shí)驗的需求進(jìn)行選擇。槳葉轉子所測試的黏度為相對黏度。其幾何形狀如圖6所示:


    五、可拋型轉子
      可拋型轉子由連接桿、可拋上板和可拋下板組成,在組裝后與平行板轉子外形和使用相類(lèi)似,一般應用于具有固化行為的樣品或難以清理的樣品測試,測試完成后將可拋上板和下板從連接桿上卸下并拋棄即可。其幾何形狀如圖7所示:

    六、其他轉子
      為了適應更多特殊樣品和項目的測試要求,旋轉流變儀廠(chǎng)家還提供各種特殊轉子,比如:測試易打滑樣品的防打滑轉子、界面測試的雙錐轉子、測試表面結痂樣品的環(huán)狀轉子、高溫高壓測試單元等等,除下圖所示的幾種轉子外還有很多選擇。

    七、總結:
      在我們實(shí)際做測試之前,不僅要考慮樣品的黏度范圍、揮發(fā)性、均勻性、顆粒度、待測樣品量、是否易打滑等性質(zhì),我們還要對更多樣品特性和項目測試需求進(jìn)行詳細了解,綜合考慮所有影響因素,選出的轉子進(jìn)行相應測試,從而大大提高流變測試的效率及準確性。

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