旋转测试中测量夹具向一个方向旋转,测量下板或圆筒保持固定,被剪切的样品在间隙中产生层流。
旋转测量的实验方法有很多种,但是只有两种控制模式:
1. 剪切速率控制模式(CSR):设定测量夹具转速或剪切速率,测量扭矩或剪切应力;
2. 剪切应力控制模式(CSS):设定马达力矩或剪切应力,测量夹具的转速或剪切速率;
黏度的计算公式如下:
旋转测量实验类型:
实验中设置参数(剪切应力或剪切速率)为恒定值,测量样品的黏度;此实验适用于牛顿流体样品(黏度不受所施加外力的影响)的黏度测试,也经常用于非牛顿流体样品的质量控制。
实验中设置参数(剪切应力或剪切速率)为恒定值,测试样品的黏度等性质和时间的依赖关系,如样品的凝胶化、固化等过程。
设定剪切速率在一定范围逐渐变化,测量在此范围内的黏度,此实验可以得到流动曲线、黏度曲线;流动曲线中剪切应力τ为Y轴剪切速率为X轴;黏度曲线中黏度为Y轴,剪切速率为X轴;大多数样品显示为剪切变稀行为,即黏度随着剪切速率增加而降低。
图 1 为无屈服样品的典型黏度曲线。
台阶实验用于考察样品的触变性,即样品结构的破坏、恢复过程。
实验设置参数恒定,考察样品黏度和温度的关系。
流动、黏度曲线实验中如何设置实验参数?
一般情况下,测试的条件要尽可能接近现实条件下,即能模拟真实的技术工艺。
流变仪控制软件中有大量的测试方法,你可以根据实际应用需要进行更改和扩展这些方法,例如合并测量段、添加静置或等待过程等。
在流动曲线实验中,我们推荐使用对数变化方式控制剪切速率,这样每个数量级的测量点是均匀分布的,因此在低剪切区域会有更多的数据点(就好像用放大镜去观察这条曲线);例如,样品的剪切速率范围设定为0.1~100s-1,对数分布,共选择22个测量点,那么0.1~1、1~10、10~100 区间各有7 个测量点,如果你选择以线性规律控制剪切速率的分布,取同样的22个测量点,则第二测量点的剪切速率已将近5s-1,和其相反的是在高剪切速率区间能得到更多的测量数据点;而通常的情况下低剪切速率下的样品性质更令人关注,因为此区间样品的黏度变化趋势更为剧烈,尤其是一些无屈服点的样品。
图2、3 分别显示两种剪切速率分布(对数分布和线性分布)的黏度曲线图
当剪切开始,样品开始流动并形成层流,此过程需要一定的时间,因此测量点的持续时间设置非常重要;如果测量点的持续时间很短,那么样品不会完全的被剪切,(如图4 中图所示),得到的黏度值将小于真实值。
在剪切速率范围 0.1~100s-1 内,第一个点 0.1s-1 的持续时间10s;随着剪切速度的增加,形成层流的时间将缩短,因此测量点的持续时间也将变短;当设定剪切速率对数增加时,测量点的持续时间需进行正好相反的设定,以节约整个测试时间;对于剪切速率大于1s-1 的测试,推荐测量点持续时间设为1s。
图 5 显示不同测量点持续时间的黏度曲线图,曲线 1、2 的测量点持续时间非常短,曲线3 则为充分长的测量点持续时间
测量误差有多种原因,通常能通过黏度曲线发 现,并且在流动曲线中更容易显现。
流动曲线、黏度曲线像其他的旋转测试一样,也能通过应力控制来获得;图6 为应力控制和应变控制的流动曲线
当样品开始流动,并且为剪切应力(CSS)控制时, 可能会产生很高的剪切速率,导致样品因离心力的作用而被甩出;因此速率控制 (CSR)是更好的选择;例如,1Pa 的应力分别施加于水(黏度 1mPa.s)和丙三醇(1Pa.s),产生的剪切速率约为1000s-1 和1s-1。
安东帕中国总部
销售热线:+86 4008202259
售后热线:+86 4008203230
官网:www.anton-paar.cn
在线商城:shop.anton-paar.cn
更多
新品发布 | 非环境高温腔室 HTK 1500
新品
2024.07.29
行业白皮书 | 优质烈酒解决方案
厂商
2024.07.29
行业应用 | 生物学和生物医学领域的纳米压痕仪应用
厂商
2024.07.12
行业应用 | 使用压汞仪表征催化剂载体涂层的孔隙特性
厂商
2024.07.05