毛细管流变仪工作原理

一、上海保圣毛细管流变仪产品介绍毛细管流变仪，即用于测定聚合物熔体，聚合物溶液、悬浮液、乳液、涂料、油墨和食品等流变性质的仪器。分为旋转流变仪、毛细管流变仪、转矩流变仪和毛细管流变仪。上海保圣毛细管流变仪可用于测定聚合物熔体，聚合物溶液、悬浮液、乳液、涂料、油墨和食品等流变性质的仪器。上海保圣毛细管流变仪可用于观察高分子材料内部结构的窗口，通过高分子材料，诸如塑料、橡胶、树脂中不同尺度分子链的响应，可以表征高分子材料的分子量和分子量分布，能快速、简便、有效地进行原材料、中间产品和最终产品的质量检测和质量控制。流变性能测量是高聚物的分子量、分子量分布、支化度与加工性能之间构架了一座桥梁，所以它提供了一种直接的联系，帮助用户进行原料检验、加工工艺设计和预测产品性能。二、上海保圣毛细管流变仪主要功能及应用范围上海保圣毛细管流变仪可应用于食品（液态、固态、凝胶、分散体系）、发酵、化工、医药、纺织、农业等行业的多种检测，适合于蛋白、多糖等大分子亲水胶体材料的流变特性测定，包括任何粘度的流体、软固体、聚合物、凝胶和分散液的流变特性研究。由于食品物料的流变特性与食品的质地稳定性和加工工艺设计等有着重要关系，所以通过对食品、化工材料流变特性的研究，可以了解食品、化工材料的组成、内部结构和分子形态等，能为产品配方、加工工艺、设备选型及质量检测等提供方便和依据。通过流变仪检测，可进行食品、医药的质量监控、食品研发以及食品工程设计。1. 上海保圣毛细管流变仪应用于聚合物领域上海保圣毛细管流变仪应用于微悬浮法PVC增塑溶胶凝胶化和熔化特性的研究；上海保圣毛细管流变仪应用于PVC物料标准流变曲线；上海保圣毛细管流变仪应用于聚合物研究，通过记录物料在混合过程中对转子或螺杆产生的反扭矩以及温度随时间的变化,可研究物料在加工过程中的分散性能,流动行为及结构变化(交联,热稳定性等),同时也可作为生产质量控制的有效手段；上海保圣毛细管流变仪应用于r-PET/ABS复合材料的制备及其结晶动力学研究；{C}2. {C}{C}上海保圣毛细管流变仪应用于食品流域上海保圣毛细管流变仪应用于酱料制品流变性能研究；上海保圣毛细管流变仪应用于食品配方及工艺研究；上海保圣毛细管流变仪应用于在馒头品质分析中的应用浅探；上海保圣毛细管流变仪应用于不同链/支比玉米淀粉的形态及其在有/无剪切力下糊化的研究；上海保圣毛细管流变仪应用于蕨根淀粉的颗粒形态与糊化特性研究；上海保圣毛细管流变仪应用于番茄酱制品的流变特性比较；上海保圣毛细管流变仪应用于蓝莓发酵副产物制作低糖果酱的工艺研究；上海保圣毛细管流变仪应用于巧克力的粘度测定，用旋转流变仪对巧克力原料进行质量控制；上海保圣毛细管流变仪应用于旋转流变仪在油脂研究中的应用。3. 上海保圣毛细管流变仪应用于化妆品领域上海保圣毛细管流变仪应用于凝胶流变性能研究 上海保圣毛细管流变仪应用于乳状液体系流变性能研究 上海保圣毛细管流变仪应用于表面活性剂流变性能研究 上海保圣毛细管流变仪应用于油包水型乳化化妆品 上海保圣毛细管流变仪应用于普鲁兰多糖对牙膏流变学性能影响的初步研究 4. 上海保圣毛细管流变仪应用于胶体领域上海保圣毛细管流变仪应用于高分子水凝胶材料的流变学研究方法；上海保圣毛细管流变仪应用于合成水凝胶的流变学性能及相关生物材料的基础研究；上海保圣毛细管流变仪应用于新型天然高分子多糖智能水凝胶生物材料的制备及性能研究；上海保圣毛细管流变仪应用于天然蚕丝丝素蛋白在不同油/水界面的粘弹性和稳定性研究。{C}5. {C}{C}上海保圣毛细管流变仪应用于石油领域 上海保圣毛细管流变仪应用于石油钻井泥浆检测中的应用； 上海保圣毛细管流变仪应用于生物降解材料流变性能的研究； 上海保圣毛细管流变仪应用于沥青性能评价方面的应用； 上海保圣毛细管流变仪应用于含蜡原油触变性实验； 上海保圣毛细管流变仪应用于胶质液体泡沫的流变性； 上海保圣毛细管流变仪应用于低温凝胶类调堵剂溶液的流变性。

BML-400 毛细管流变仪　　北广新型毛细管硫变仪，是专用于量测高分子聚合物、热塑性塑胶材料之流动性能和粘度特性，为生产和研发提供重要的科学资料和详尽的分析报告，特别是研究高分子材料之流变性质、剪切速率、粘度变化、品质管理、产品研发、测试等工作所不可或缺的利器。本系列试验机设计符合人体工学，其功能强大，精确度高，程序超强，操作简单， 外型美观，采用先进的高温和压力传感器，配合高端科技的伺服马达，及完美的操作软体，具有编程、设计、控制、分析和数据存储等多项功能，是流变力学控制领域的理想选择。 型号BML-400-ABML-400-B最大试验容量10kN25kN测试速度0.0005-20 mm/sec动态速度比1:40,000最高测试温度400°C温度控制PID 控制，解析度0.1°C，误差度±O.5°C料筒选项单料筒料筒直径12 mm (15 mm, 9.5 mm 选择)料筒长度200 mm (其他长度可接受订制)测试膛电子加热测试膛、抽换式料筒压力传感器容量1000 bar (700 bar,1400 bar 选择)1400 bar (2000 bar 选择)精度 0.25%材质不锈钢、可抗腐蚀、耐高温毛细管材质碳化钨尺寸(1) 5/0.5-L= 5 mm , D = 0.5 mm (2) 10/1-L= 10 mm , D = 1 mm (3) 20/1-L= 20 mm ,D= 1 mm (4)30/1-L= 30 mm , D= 1 mm (5) 20/2-L= 20 mm , D= 2 mm [任选两种]测试模式"恒速"及"恒压"测试模试控制软体BML-400 专属系统体积(W×D×H)64×64×165 cm电源1∮，220V，50/60Hz，8A(依国别或指定)1∮，220V，50/60Hz，12A(依国别或指定)重量250 kg清洁系统采用最新设计气动马达清洁装置附件手动清洁工具一套 毛细管流变仪技术参数： 最大实验负荷: 10KN,25KN,50KN 温度范围: 50-450C 温度精确度: +/-0.1C 测试中筒温度精确度: +/-0.2C 料筒直径: 9.5、10、12、15、20mm 活塞速度: 0.002mm/min 到1000mm/min 毛细管流变仪主要特点： 通过独立的电脑进行控制和管理，无论是进行标准的实验程序，还是进行特殊的测试，都比一台独立仪器的程序范围宽得多。?1 可以进行恒柱塞速度或恒剪切速率测试。?2 在每个测试过程中，可以通过编程设定无限个速度或剪切速率步进的过程，可以在很短的时间内进行大量不同工艺条件下的测试。?3 载荷传感器、压力传感器以及口模都可以在几分钟内快速拆除或更换，为每个测试建立起最佳的仪器配置。?4 按照标准设计的多种尺寸的口模，有平口和锥型口两种，包括零口模。?5 多种载荷传感器可供选择：从1KN到50KN。?6 多种压力传感器可供选择：从3.5MPa到200MPa。?7 氮化钢材料的硬化、耐腐蚀的料筒和活塞杆也适合短纤维增强的材料。?8 仪器前部防护门带有安全互锁，可以保障操作者的安全。?9 10 双重过载保护，可以更好的保护压力传感器和应力传感器。 11 扭矩控制电路可以防止马达过载。 12 CEAST 独特的无刷驱动马达可以确保在所有的速度范围内都能达到最大的应力。 1.旋转流变仪：有两种，控制应力型和控制应变型 A：控制应力型:使用最多，如Physica MCR系列、TA的AR系列、Haake、Malven，都是这一类型的流变仪；其中Physica的马达属于同步直流马达，这种马达相对响应速度快，控制应变能力强；其他厂家使用的属于托杯马达，托杯马达属于异步交流马达，这种马达响应速度相对较慢。 这一类型的流变仪，采用马达带动夹具给样品施加应力，同时用光学解码器丈量产生的应变或转速。 B：控制应变型：目前只有ARES属于单纯的控制应变型流变仪，这种流变仪直流马达安装在底部，通过夹具给样品施加应变，样品上部通过夹具连接倒扭矩传感器上，丈量产生的应力；这种流变仪只能做单纯的控制应变实验，原因是扭矩传感器在丈量扭矩时产生形变，需要一个再平衡的时间，因此反应时间就比较慢，这样就无法通过回馈循环来控制应力。 2.毛细管流变仪 毛细管流变仪主要用于高聚物材料熔体流变性能的测试；工作原理是，物料在电加热的料桶里北加热熔融，料桶的下部安装有一定规格的毛细管口模（有不同直径0.25～2mm和不同长度的0.25～40mm），温度稳定后，料桶上部的料杆在驱动马达的带动下以一定的速度或以一定规律变化的速度把物料从毛细管口模种挤出来。在挤出的过程中，可以丈量出毛细管口模进口出的压力，在结合已知的速度参数、口模和料桶参数、以及流变学模型，从而计算出在不同剪切速率下熔体的剪切粘度。 3.转矩流变仪 实际上是在实验型挤出机的基础上，配合毛细管、密炼室、单双螺杆、吹膜等不同模块，模拟高聚物材料在加工过程中的一些参数，这种设备相当于聚合物加工的小型实验设备，与材料的实际加工过程更为接近，主要用于与实际生产接近的研究领域。 4.界面流变仪：目前这种流变仪有振荡液滴、振荡剪切等几种原理；是流变测试中最难以正确实现的一个领域；还没有一种特别好而又通用的方法。

CR-400系列毛细管流变仪 一、概述：橡塑材料具有流变行为。流变，即流动和变形的总称。变形行为的研究一般用旋转流变仪，它是在较小变形水平上的动态测试，以弹性模量、粘性模量和损耗因子等三个主要参数对材料进行表征。主要应用于理论研究。流动行为的研究一般用毛细管流变仪，它是在剪切应力的作用下，使熔体产生流动。直接测量剪切应力和剪切应变速率两个参数，可计算出粘度随剪切速率的变化曲线，即粘度曲线。毛细管流变仪测量方法更贴近生产过程，对工业上的材料研发及生产具有直接的指导意义。α=σ/ý 式中：α-剪切粘度（Pas）σ-剪切应力（Pa）ý -剪切应变速率（1/s）粘度是流动的阻力。粘度具有温度依赖性和应变速率依赖性。粘度的应变速率依赖性可用一筒料，一次试验得到，8~10个不同速率的数据点。粘度的温度依赖性一般需要不同温度下的多次试验才能得到。二、毛细管流变仪的主要技术指标和功能：1、最大力值剪切应力=应力因子×剪切力力值越大，剪切应力越大，可测的粘度越大；力值越大，活塞速度越高，剪切速率越大。2、最大速度及动态速度比剪切应变速率=应变因子×活塞速度速度越高，剪切速率越大，即可进行高速剪切。动态速度比=最低速度：最高速度动态速度比越大，剪切速率范围越大。例如：CR-400C动态速度比为1：400，000剪切速率范围可跨越5个半数量级。3、最大剪切速率取决于①最大力值；②料筒直径；③口模的直径（直径越小，剪切速率越大）4、最大口模长径比长径比越大，入口压力效应越小。长径比≧40可不进行Bagley校正。但制造大长径比的口模工艺困难，所以，现在最大长径比为40零口模只具有理论意义，实际上误差很大。5、料筒直径及个数料筒直径：直径越大，装料越多，数据点越多。不同的测试功能需要不同的直径，MFR测试，标准规定为9.5mm；热传导测试需要大直径的料筒；PVT测试对料筒直径也有要求。料筒个数：单料筒；双料筒；三料筒；多料筒实验效率高，Bagley校正容易。6、标准测试系统（压力传感器；力传感器）粘度测试一般选用压力传感器；MFR测试采用力传感器；PVT测试两种都用。7、温度精度料筒长度很大，存在内部温度梯度，极高的温度精度技术难度很大，一般为0.1℃采用多加热元件／加热带一般为4加热带加热带越多，温度梯度越小。8、扩展功能8.1.口模涨大测试－粘度测试研究材料的粘性；口模涨大测试研究材料的弹性；8.2.PVT测试－模拟注射成形工艺过程；8.3.MFR测试－理论上可行，但更换麻烦，大材小用；8.4.热传导测试；8.5.熔体拉伸测试－剪切变形有局限性，许多塑料加工工艺过程与拉伸形变相关；8.6.熔体温度测试；9、软件功能*控制功能--界面友好，自动化程度高，人为干预少，人为误差小；*管理功能--数据、图表和曲线，输入、输出格式等；*处理功能--数据校正，数据结果，数学模型等；三、CR-400C毛细管流变仪的优越性：1.力值大CR-400C的力值（20kN）比绝大多数竞争产品都大。有些竞争产品只有花高费用才能购买具有同等力值的选购件。在双料筒系统中，必须大的活塞力才能进行高速的测量。2．活塞速度范围宽1:400,000×精确测定零切粘度系数要求具有极低的活塞速度。×Sabia、Yasuda及Carreau模型的松弛时间需要很宽的剪切速率范围，尤其需要低的剪切速率。×有些加工工艺如纺丝，剪切速率很高（达100,0001/s）。所以，仪器所具有很宽的动态速度范围是非常优越的，也是很必要的。3.流变仪可随意控制×WinRheo软件使流变仪的控制很方便，特别是更注重用于pVT（压力-体积-温度）和热传导性的测量，可以进行各种温度和压力下的自动测量。×为了分析材料的松弛和加速行为，可以设置开始和停止或减速、加速程序。松弛和加速行为与材料的弹性有关。×热稳定性的测试可以在恒定速率或者任意周期性的压力下进行。4.应力或速率控制下的试验×通常，毛细管流变仪仅在恒定剪切速率下（即恒定活塞速度）使用。×为了进行Mooney（壁滑移）校正，需要应力控制的试验（即恒定力）。CR-400C毛细管流变仪可以在恒定速率、恒定压力或恒定力下运行。6.力或压力的测量×一些竞争产品，设计上仅有力或压力测量。×毛细管流变仪的力的测量包括附加摩擦力，它会引起粘度测量的错误。×压力测量仅可在熔点温度以上进行。为了得到完整的pVT和热传导性图，两种测量都需要。CR-400C毛细管流变仪可同时提供上述两种测量。7.用于科学计算的附加软件工具×高级数据处理软件WinRheo2是用ExcelMacro编辑的，它使得在讲稿，展示说明中表达测试结果变得很容易。×软件具有在线帮助，涵盖了所有已书面发表的公式。8.模块化设计具有高度灵活性×CR-400A毛细管流变仪的模块化设计使得通过选购件，可很容易地将毛细管流变仪变为用于各种材料加工行为的万能试验机。×CR-400C毛细管流变仪器具有口模涨大、熔体拉伸，pVT（压力，体积，温度）和热传导性的测量功能。9.口模涨大试验×仅有极少数的竞争产品具有口模涨大单元。口模涨大与挤出速度、口模和料筒的几何尺寸、时间和到口模出口的距离有关。×CR-400A流变仪，口模涨大单元可调到至口模出口的的各种不同的距离处。10.熔体拉伸×竞争对手的仪器仅有拉-开（断）式仪器（即Hauoff），拉伸测试结果误差很大。11.熔体温度测量×熔体温度（MeltTemp.）与料筒温度（SteelTemp）不同，特别是高速挤出时。×竞争产品采用红外测温，因必须知道材料的发射系数，实际使用很困难。×CR-400A提供在毛细管入口和出口区域用热电偶测量，既可精确测量温度，又不会扰动熔体的流动。12.PVT（压力-体积-温度）测量PVT（压力-体积-温度）图必须模拟注射成型过程。这个选项仅有几个竞争者可提供。CR-400A能够在比竞争性仪器更低的速度下运行，因而具有更高的活塞位移分辨率。13.热传导测量×塑胶材料的热传导性具有压力和温度依赖性，该数据对于工艺过程的模拟是必须的。热交换对于任何塑胶的工艺来说都具有非常重要的意义。四、毛细管流变仪的用途如果说熔融指数仪主要是用于质量检测，那么毛细管流变仪主要是用于研究和开发。1.为制定生产工艺提供科学数据：塑料原料的加工生产工艺，主要是控制两个参数：一是温度；另一个是速度（剪切速率）。①提供温度数据在固定剪切速率下，测量不同温度时的流动曲线，即可得到材料的粘度随温度变化的曲线。可以知道材料对温度的敏感程度，流动曲线随温度变化的曲线斜率很大，陡峭，说明对温度很敏感。反之，如果粘度随温度变化的曲线很平缓，说明对温度不敏感。当然，从曲线上可以很容易找到，在什么温度下，熔体的流动性能好，适合于加工生产，这就是制定生产工艺的科学依据。流动曲线对温度非常敏感的材料，如尼龙，控制一个合适的温度对控制产品质量非常重要。而对温度不敏感的材料，只改变温度对产品的质量作用不大。②提供剪切速率数据在固定温度下，测量不同的剪切速率时的流动曲线，即可得到材料的粘度随剪切速率变化的曲线。基本不随剪切速率变化的是牛顿流体；粘度随剪切速率增加而下降（剪切变稀）是假塑性流体，聚合物熔体多数是剪切变稀的。还有一类是剪切变稠的。从图上可以找出流动性能好，适合于生产加工的剪切速率。生产中一般是改变马达转数来改变剪切速率。还有一点特别重要：剪切速率与生产方法关系很大。生产方法：纺丝注射挤出压延；剪切速率：104～105103～104101～102100（1/s）。因此，要特别关心与生产方法对应的剪切速率范围内的流动特性。2.为研制新材料提供科学依据①为了研制新材料，或者改进材料的性能，一般是采用新的配方、配比，或者在材料里加入某种填充剂，添加剂等。材料由哪几种成分（配方），每种成分的比例（配比）是多少，都要通过毛细管流变仪测定其流动曲线，来评判其性能的好坏，是否满足要求。如果性能不满足要求，可试图在材料里加入添加剂。每种添加剂对材料的流动特性有何影响，都可以通过毛细管流变仪测其流动曲线，对比添加前、后流动曲线的变化，即可知道添加剂对材料流动性能的影响。②同种材料，其流动曲线（粘度～剪切速率）可能不一样，有的随剪切速率变化很快，有的比较平缓。为什么？其中一个重要原因可能是材料的分子量分布差异比较大。定量测定分子量分布要用凝胶色谱仪或旋转流变仪。在没有上述仪器的条件下，也可通过毛细管流变仪给出大体的推断。一般说来，粘度随剪切速率变化陡峭的，分子量分布范围比较宽，而变化平缓的，分子量分布范围比较窄。3.指导解决产品质量纠纷：提供塑料原料（颗粒，粉末）的厂家，其产品出厂时往往只附有熔融指数的指标。用户使用具有相同熔融指数的不同批次的原料，在相同的生产条件下，其成品，有的批次合格，有的批次不和格。用户就会投诉原料供应厂商。厂商可利用毛细管提供的流变数据指导解决用户投诉问题。①用户的加工条件不当：用户只根据熔融指数制定加工条件是不充分的。只有流变数据（粘度～温度；粘度～剪切速率）才是制定工艺的科学依据。只要建议用户对加工温度或转速稍作调整，产品质量问题可能会迎刃而解。②原料确实有问题：毛细管流变仪提供的流变数据确实异常（与合格原料相比）。证明该批产品确有质量问题。如果是粘度值异常，有可能是填充剂的成分和数量造成的；如果是粘度随剪切速率的变化异常（与合格产品比，过于陡峭，或过于平缓）有可能是原料的平均分子量和分子量分布的问题。再结合其它分析手段，可找出质量问题的症结所在。