如何为旋转流变仪选择最合适的温度控制系统?

2020年1月29日 19:27:29 来源: 互联网
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很多人都认为旋转流变仪和有一些简单的分析仪器一样有标准的配置, 包括了所有需要的部件和配件,只要买回去用就可以了。其实不然,旋转流变仪现在发展到了一个比较成熟,同时也是很复杂的分析仪器系统了。由于旋转流变仪的应用领域越来越广,下面我先简要说明一下目前可选的常用四种温控系统,然后再就一些典型的应用推荐相关的配置: 

首先是广受欢迎的半导体(Peltier)温控单元。它是利用了半导体的一种特殊效应,通过本身温度的升高或降低就能对平行板、锥板或同心圆筒的样品控温,原理简单,控制方便,已成为研究精细化工、食品、化妆品、涂料、油墨等流变性能的首选温控系统。Peltier半导体温控方式的温度上限可以到200°C,基本满足了上述领域对高温测试范围的需要。其温度的下限极限可以到达-60°C,也能满足很多低温测试的要求了。而且它最大的优点是升降温速度超快,最快可以实现60°C/分钟的变温速度,温控的精度也能达到0.1~0.2°C。不过半导体温控系统一定要接一个循环装置,不管是水冷还是风冷,用于保护温控系统不要过热烧毁。另外要实现零度以下的温度测试,外接循环装置也要具有降温能力,这样才能辅助Peltier系统降到更低的温度。比如说要Peltier系统降到-40°C,那么外接循环器也要能降到-20°C。 

第二种温控方式就是电加热温控系统。说简单些,就是电热毯的加热方式,可以实现平行板、锥板或同心圆筒的控温。与第一种Peltier方式相比,电加热方式的温度上限可以提高到400°C(平行板、锥板)或者是300°C(同心圆筒),满足相关高分子熔体和其它高温测试的需要。由于加热体本身的热惯量较大,所以一旦到达设定温度后,温度波动小。特别是平行板、锥板测试样品时,不会出现在装样过程中温度大幅波动的问题。但同时带来的不足就是电加热系统升温速度慢,视温度范围的不同,升温速度在3~5°C/分钟不等。好在可以在电加热温控系统中接入一套液体控温的循环器,加速降温,同时还能实现一些低于室温的实验。 

第三种温控方式是直接接入液体控温循环器的方法,俗称水浴控温。当然循环液既可以是水,也可以是温度范围更宽的硅油或水/乙二醇的混合液。这种控温系统的温度范围就依赖与所接循环器的能力了,有温度范围窄的,也有从-40°C ~ 150 °C的,不一而足。 

最后一种温控方式是辐射对流炉。从名字上看就是相对较新的温控方式,你猜的没错,温控范围从 -150°C 到 600°C,是温控范围最宽的方式。简单说就是电吹风+电热毯双系统,配合液氮低温系统,是最无敌的方式,也是最昂贵的温控方式。适用于平行板、锥板、固体扭转(DMA功能)、熔体拉伸、紫外固化等等,也是聚合物流变学通常选的方式。 

旋转流变仪鼓励客户根据自己的确实需要选配一种或几种最适合于研究内容和方向的温控系统,没有最好的温控,只有最合适的温控。 

所以下面推荐不同行业的温控选择:

石油化工:电加热 > Peltier > 辐射对流炉CTC > 液体控温;

易燃易爆样品:液体控温(唯一的选择,安全性第一);  

高分子:电加热 > CTC > Peltier;油墨、涂料、食品、化妆品、药物流变性能研究:Peltier >液体控温。