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旋轉(zhuǎn)流變儀的工作原理和應(yīng)用范圍

更新時間:2022-02-21      點擊次數(shù):2422
 旋轉(zhuǎn)流變儀的工作原理和應(yīng)用范圍
  工作原理
  旋轉(zhuǎn)流變儀是研究測量材料流變學(xué)特性的儀器之一,采用對樣品施加強制穩(wěn)態(tài)速率載荷、穩(wěn)態(tài)應(yīng)力載荷、動態(tài)正弦周期應(yīng)變載荷或動態(tài)正弦周期應(yīng)力載荷的方式,觀測樣品對所施加載荷的響應(yīng)數(shù)據(jù);通過測量剪切速率、剪切應(yīng)力、振蕩頻率、應(yīng)力應(yīng)變振幅等流變數(shù)據(jù),計算樣品的黏度、儲能模量、損耗模量、Tanδ等流變學(xué)參數(shù)。是材料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的流變測量儀器,可以研究從低黏度流體到高強度固體樣品的流動和變形特性。
  旋轉(zhuǎn)流變儀根據(jù)其等級大致可以劃分為兩種,一種是以機械軸承馬達為核心測量結(jié)構(gòu)的低等級旋轉(zhuǎn)流變儀,基本要求是可以進行連續(xù)的轉(zhuǎn)速控制,一般只具有穩(wěn)態(tài)測量功能,可以測量黏度η、流動曲線、屈服應(yīng)力、觸變性等流變學(xué)特性,但測量范圍比較小。
  另一種是以空氣軸承馬達為核心測量結(jié)構(gòu)的高等級旋轉(zhuǎn)流變儀,基本要求是可以進行連續(xù)的轉(zhuǎn)速控制、可以產(chǎn)生正弦波應(yīng)變或應(yīng)力,具有穩(wěn)態(tài)測量、動態(tài)測量、瞬態(tài)測量功能,可以測量黏度、流動曲線、屈服應(yīng)力、觸變性、復(fù)數(shù)模量G*、儲能模量G'、損耗模量G"、Tanδ、應(yīng)力松弛、蠕變等流變學(xué)特性,測量范圍比較寬。
  1)旋轉(zhuǎn)流變儀測量系統(tǒng)與樣品接觸,并施加載荷,并在穩(wěn)態(tài)或動態(tài)模式下測量扭矩,用夾具系數(shù)將物理量(扭矩、轉(zhuǎn)速)轉(zhuǎn)化為流變學(xué)的參數(shù)(剪切速率、剪切應(yīng)力、儲能模量、損耗模量、Tanδ),常用測量系統(tǒng)有:
  a.平行板
  b.同心圓筒
  c.錐/平板
  d.固體扭擺夾具
  e.熔體拉伸夾具
  2)旋轉(zhuǎn)流變儀的控溫系統(tǒng)
  旋轉(zhuǎn)流變儀具有多種控溫系統(tǒng)可選,等級越高的流變儀可選的控溫系統(tǒng)越多,溫度范圍越寬;低等級旋轉(zhuǎn)流變儀一般使用液體循環(huán)器作為控溫設(shè)備,高等級旋轉(zhuǎn)流變儀一般可選半導(dǎo)體控溫、電加熱控溫、對流輻射爐控溫等,一般適用范圍大致如下:
  半導(dǎo)體控溫(Peltier):一般在200℃以下,是使用廣泛、方便的控溫方式;
  電加熱控溫:一般在400℃以下,應(yīng)用于聚合物熔體等材料的測試;
  對流輻射控溫爐:一般可達到600℃,低溫可達-150℃左右,特殊的可達1000℃,主要應(yīng)用于高溫熔體、固體、玻璃熔體、低溫合金熔體等材料;
  3)流變儀測量的邊界條件有以下幾個方面
  1.流動必須是層流
  2.測試過程必須是穩(wěn)態(tài)流動
  3.樣品與轉(zhuǎn)子之間沒有滑移
  4.樣品是均勻的
  應(yīng)用范圍
  材料
  工藝/產(chǎn)品
  相應(yīng)流變特性
  聚合物-熱塑性
  可加工性和產(chǎn)品性能
  粘度、剪切變稀、彈性、柔量法向力
  結(jié)構(gòu)(分子量、分子分布)
  彈性、粘度特性、零剪切粘度
  支化、填料、流動特性的影響
  零剪切粘度變化、彈性、柔量粘彈性能比較
  研磨材料
  原材料檢測(零剪切粘度、彈性模量、損耗模量、柔量)
  聚合物-熱固性
  低粘度
  粘度曲線中的最小值
  凝膠時間(時間/溫度)
  彈性模量和損耗模量的交叉點
  硫化曲線/固化動力學(xué)
  模量曲線與溫度或時間的關(guān)系
  交聯(lián)密度
  平臺模量
  聚合物-彈性體
  交聯(lián)密度
  平臺模量或復(fù)粘度曲線
  填料的影響
  粘彈性的比較
  共混效果
  材料的應(yīng)變依存性(線形粘彈性的區(qū)域大?。?/div>
  輪胎橡膠
  彈性模量、損耗模量、損耗因子
  粘合劑
  粘合和撕裂特性
  彈性模量、損耗模量的頻率依存性
  壓敏膠特性
  平臺模量的范圍
  涂料
  涂裝性
  粘度、剪切變稀、屈服應(yīng)力
  垂掛性-涂刷、噴工藝
  彈性、結(jié)構(gòu)回復(fù)
  流平性-涂刷
  彈性、結(jié)構(gòu)回復(fù)
  掩縫性-涂刷
  彈性曲線、彈性、結(jié)構(gòu)回復(fù)
  懸掛性
  法向力、彈性
  涂料-油墨
  穩(wěn)定性、儲存期
  材料的時間依存性(線形粘彈性區(qū)域的大小)、蠕變
  流動性
  特定溫度下的粘度
  涂料-粉末
  流動性
  特定溫度下的粘度
  食品-面團、凝膠、分散液(懸乳液、乳液)
  穩(wěn)定性、儲存期
  材料的時間依存性(線形粘彈性區(qū)域的大?。⑷渥?/div>
  相分離
  結(jié)構(gòu)隨時間的變化
  凝膠
  結(jié)構(gòu)性的增加、彈性
  產(chǎn)品性能一致性
  粘度和粘彈特性
  在加壓情況下的流動與分散
  粘度、剪切變稀
  個人護理產(chǎn)品-面霜、凝膠、分散液(懸乳液、乳液)
  穩(wěn)定性、儲存期
  材料的時間依存性(線形粘彈性區(qū)域的大?。?、蠕變
  相分離
  結(jié)構(gòu)隨時間的變化
  凝膠
  結(jié)構(gòu)性的增加、彈性
  產(chǎn)品性能一致性
  粘度和粘彈特性
  在加壓情況下的流動與分散
  粘度、剪切變稀
  陶瓷-漿料
  穩(wěn)定性、儲存期
  材料的時間依存性(線形粘彈性區(qū)域的大小)、蠕變
  流動性鑄造流動性能
  特定溫度下的粘度
  粘度、屈服應(yīng)力、結(jié)構(gòu)變化
  油品、油脂、潤滑劑油品
  傾倒性
  特定溫度下的粘度
  改性劑的效果
  粘度、屈服應(yīng)力、結(jié)構(gòu)變化
  原油中石蠟的分析
  特定溫度下的粘度
  油脂、潤滑劑:組分、結(jié)構(gòu)
  結(jié)構(gòu)和粘度的變化
  潤滑劑的混合
  粘度曲線、屈服應(yīng)力、柔量、結(jié)構(gòu)變化
  總的來說,使用旋轉(zhuǎn)流變儀,研究范圍涵蓋了從水到復(fù)合材料,能將微觀結(jié)構(gòu)信息與加工過程緊密聯(lián)系在一起。
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