流变测定是指用于分析和测定材料流变特性的试验技术;流变学是指对物质流动和变形的研究,用于描述力、变形和时间之间的相互关系。  “流变学”一词源自于希腊语的“rheo”(流动)和“logia”(研究学),尽管有上面的定义,但在流变学中,对类固体材料变形研究和对类液体材料流动的研究各占半壁江山,该学科尤其用于研究那些在受力反应、变形和时间方面,兼具固体和液体特性的复杂粘弹性材料。

有数种不同的流变试验方法可用于测定材料的流动特性和粘弹特性,具体方法在很大程度上取决于所用流变仪的类型及其功能。 这包括屈服应力。

Malvern Panalytical 提供了两种流变测定方法:

  • 旋转流变测定
  • 毛细管流变测定

旋转流变测定

工作原理是什么?

在两个测量板或其他相似的几何形状板(如锥板或杯和转子系统)之间加载样品。 当在上平板施加一个扭矩时,就会在材料上产生一个旋转剪切应力,并测得所形成的应变或应变速率(切变速率)。 旋转流变仪与粘度计的工作原理相同,但前者的功能要强大得多。 其中最为显著的就是前者在施加剪切应力时精度更高、范围更广;前者拥有振荡测试功能;以及在旋转试验过程中,对所施加的法向力的控制度更高。

它有哪些用途?

旋转流变仪堪称当今最为通用的流变测定工具,可针对多种不同的流变测量方法进行配置,以探测悬浮体的构造和性能。 从生成材料在数十种扭矩下的简单粘性流动曲线(粘度与剪切力曲线图)到测量屈服应力,再到用于模拟食物咀嚼过程的精确序列,旋转流变仪可用于多种测试类型。 借助这些先进复杂的仪器,您可以确保测试方法与产品的特定加工流程或使用环境密切匹配。 内置的创新软件非常有用,即使刚入门的流变学家也能够生成并解读数据。

旋转流变仪可用于测量从膏状物和凝胶到构造最弱的液体在内的多种样品类型。 即使在剪切应力极低的区域,仍能够精确控制所施加的剪切力,因此这些仪器适合执行稳定性研究以及测量屈服应力。 不过,旋转流变仪针对数十种扭矩下的使用情形进行了优化,而未针对精确区分低粘度弱构造流体的粘度进行优化。 此外,当切变速率超过 1000 s-1
,旋转流变仪会在高剪切区面临机械约束。

毛细管流变测定

工作原理是什么?

样品在高压下被强制挤压通过尺寸明确的小桶或模具。 通过测量小桶或模具两端的压力降得出流体的压力-流动速率数据,并以此计算粘度。 温度和切变速率均可严格控制,以便模拟所关注的加工环境。

它有哪些用途?

毛细管流变测定方法源自于聚合体行业,能够有效地用于测量含有较大尺寸颗粒且颗粒浓度较高的悬浮液和浆料的粘度特性。 工业示例包括聚合体融化物、陶瓷泥浆、食品、墨水和涂料等。 毛细管流变测定可施加极高的力,因此与旋转流变测定方法相比,能够探索材料在高得多的切变速率下所表现出的特性。 高切变速率性能与多种工业流程有关,比如挤压加工和喷涂等。 对于某些应用,要生成流动曲线图,毛细管流变测定所需的样品数量可为 1 升左右,这会限制该方法的使用。