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    流变仪原理
    添加时间:2023-08-11 09-32-56 作者:admin

      旋转流变仪的工作原理:

      流变仪的传感器为即时响应,当转子旋转给样品施加应力,样品分子间发生形变,对转子产生反作用力,电脑将采集到力矩信号与时间,温度,剪切速率等绘画成相关的流变学曲线。


    旋转流变仪常用转子有哪些?

      旋转流变仪一般由测量头、控温系统、转子系统及数据采集和处理系统四部分组成,转子系统是旋转流变仪的重要部件,转子的选择对于实际应用至关重要。旋转流变仪的转子大致可分为同轴圆筒转子、平行板转子、平锥板转子、桨叶转子、可抛型转子及其它转子系统六大类,下面铄思百检测为您介绍几类转子的各种类型。

    一、同轴圆筒转子
      同轴圆筒转子由内筒与外筒组成,接触表面积大、应力灵敏度高,主要用来测量中、低黏度且易清洗的均匀样品,一般不适用于高黏度样品、糊剂和含有大颗粒的悬浮液。
      根据测试标准的不同,常见有如下三种类型的同轴圆筒转子:


      末端尖形同轴圆筒更易浸入较高黏性的样品中进行测试,可一定程度上消除末端效应。
      末端凹形同轴圆筒放入样品时,更易捕获样品中的气泡,可有效的消除末端效应,提高测试的准确性。此转子不建议进行变温测试,因为当温度发生改变时,转子底部凹面捕获的气泡会随温度改变而变化,从而影响测试结果。
      双狭缝同轴圆筒的内壁和外壁可同时与样品接触,不仅可以有效消除末端效应,而且增加了与样品的接触面积,相比于前两种同轴圆筒转子,更适于测试低黏度样品。
      每一种同轴圆筒都有不同尺寸可选,可根据黏度和模量的计算公式计算适用的转子尺寸,或者根据转子自身参数信息进行选择,一般待测样品黏度越低,选择的转子直径越大。
      同轴圆筒转子选择时需注意:
    1、由于测试样品量充足,且可以在样品的上表面添加一层防挥发液体,所以在测试易挥发样品时建议选择此类转子;
    2、不同尺寸的转子,所需测试样品量不同,一般需要几毫升到几十毫升;
    3、测试完成后需要清洗转子,根据样品性质不同耗时不同;
    4、此类型转子无法测量di一法向应力差。


    二、平行板转子
      平行板转子由上板和下板组成,适用于难清洗或中、高黏度的液体、膏体、半固体类样品。平行板的间距可以根据样品特性和测试要求进行调节,可适用于含有一定颗粒物的样品测试,颗粒物粒径应小于上下板间距的三分之一;还可通过减小间距抑制样品的二次流动。平行板结构可以方便的添加各种光学附件,轻松实现旋转流变仪与红外光谱仪、拉曼光谱仪、紫外光源等进行联用。其几何形状如图4所示:

      平行板转子有不同尺寸可选,可根据黏度和模量的计算公式计算适用的转子尺寸,或者根据转子自身参数信息进行选择,一般待测样品黏度越大,选择的转子直径越小。
      需注意的是在高剪切速率下,测试的样品可能会被甩出或者发生滑移。若想避免滑移现象,可选择防打滑转子或调整相应测试参数。


    三、平锥板转子
      平锥板转子与平行板转子在结构和用途上都非常接近,平锥板转子有不同尺寸和锥度可选,可根据相应公式计算适用的转子,或者根据遵循的标准或测试需求进行选择。其几何形状如图5所示:

      平锥板转子和平行板转子有以下几点区别值得注意:
    1、平锥板转子的间距是固定值,依据其尺寸和锥度有不同规定,一般规定值都比较小,所以不适合测试含有颗粒物的样品;
    2、在做变温测试时,转子本身的热胀冷缩可能会使间距产生一定改变,由于平锥板转子要求精确的固定间距,所以一般不适用于变温测试,这时候可选择平行板转子进行测试。对于带有热间隙补偿功能的流变仪,两种转子都可以用;
    3、平锥板转子所需测试的样品量是所有转子中少的,低至几十微升,对于珍惜样品尤为重要,如生物流体和实验室合成的少量聚合物等;
    4、平锥板转子在测试时的流场是均匀的,同样转速下样品内不存在剪切速率梯度,在确定流变学性质时,不需要对流动动力学作任何假设。
    四、桨叶转子
      桨叶转子适用于含大颗粒物或不均匀体系的样品,可在测试过程中有效防止样品的沉降。转子尺寸根据样品性质和实验的需求进行选择。桨叶转子所测试的黏度为相对黏度。其几何形状如图6所示:


    五、可抛型转子
      可抛型转子由连接杆、可抛上板和可抛下板组成,在组装后与平行板转子外形和使用相类似,一般应用于具有固化行为的样品或难以清理的样品测试,测试完成后将可抛上板和下板从连接杆上卸下并抛弃即可。其几何形状如图7所示:

    六、其他转子
      为了适应更多特殊样品和项目的测试要求,旋转流变仪厂家还提供各种特殊转子,比如:测试易打滑样品的防打滑转子、界面测试的双锥转子、测试表面结痂样品的环状转子、高温高压测试单元等等,除下图所示的几种转子外还有很多选择。

    七、总结:
      在我们实际做测试之前,不仅要考虑样品的黏度范围、挥发性、均匀性、颗粒度、待测样品量、是否易打滑等性质,我们还要对更多样品特性和项目测试需求进行详细了解,综合考虑所有影响因素,选出的转子进行相应测试,从而大大提高流变测试的效率及准确性。

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