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旋转流变仪的工作原理

2021.6.13

  旋转流变仪根据其等级大致可以划分为两种,一种是以机械轴承马达为核心测量结构的低等级旋转流变仪,基本要求是可以进行连续的转速控制,一般只具有稳态测量功能,可以测量黏度η、流动曲线、屈服应力、触变性等流变学特性,但测量范围比较小。

  另一种是以空气轴承马达为核心测量结构的高等级旋转流变仪,基本要求是可以进行连续的转速控制、可以产生正弦波应变或应力,具有稳态测量、动态测量、瞬态测量功能,可以测量黏度、流动曲线、屈服应力、触变性、复数模量G*、储能模量G'、损耗模量G"、Tanδ、应力松弛、蠕变等流变学特性,测量范围比较宽。

  1)旋转流变仪测量系统与样品接触,并施加载荷,并在稳态或动态模式下测量扭矩,用夹具系数将物理量(扭矩、转速)转化为流变学的参数(剪切速率、剪切应力、储能模量、损耗模量、Tanδ),常用测量系统有:

  a. 平行板

  b. 同心圆筒

  c. 锥/平板

  d.固体扭摆夹具

  e.熔体拉伸夹具

  2)旋转流变仪的控温系统

  旋转流变仪具有多种控温系统可选,等级越高的流变仪可选的控温系统越多,温度范围越宽;低等级旋转流变仪一般使用液体循环器作为控温设备,高等级旋转流变仪一般可选半导体控温[1]、电加热控温、对流辐射炉控温等,一般适用范围大致如下:

  半导体控温(Peltier):一般在200℃以下,是使用最广泛、最方便的控温方式;

  电加热控温:一般在400℃以下,应用于聚合物熔体等材料的测试;

  对流辐射控温炉:一般可达到600℃,低温可达-150℃左右,特殊的可达1000℃,主要应用于高温熔体、固体、玻璃熔体、低温合金熔体等材料;

  3)流变仪测量的边界条件有以下几个方面

  1.流动必须是层流

  2.测试过程必须是稳态流动

  3.样品与转子之间没有滑移

  4. 样品是均匀的

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