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旋轉(zhuǎn)黏度計與旋轉(zhuǎn)流變儀測黏度有什么差異

來源:耐馳科學儀器商貿(mào)(上海)有限公司   2022年03月14日 11:06  
  最近總是被問到“旋轉(zhuǎn)黏度計與旋轉(zhuǎn)流變儀測黏度有什么差異”這個問題,那今天就索性就來聊聊這個話題。旋轉(zhuǎn)黏度計及其測量轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)流變儀及其測量夾具系統(tǒng)通常如下圖所示。
  旋轉(zhuǎn)流變儀常用的測量夾具系統(tǒng)分別為錐板、平行板和同心圓筒,其每一種測量系統(tǒng)均有明確的幾何和尺寸,其測量場可以精確量化;測量黏度用到的剪切速率和剪切應(yīng)力均可由儀器控制和量測的角速率和扭矩精確換算得到。也就是說,在旋轉(zhuǎn)流變儀上測量黏度時,測量條件參數(shù)非常明確,且測量黏度用到的剪切應(yīng)力和剪切速率均可精確控制和測量。
  旋轉(zhuǎn)黏度計的轉(zhuǎn)子雖然也有著精確的形狀和尺寸,但與其配套使用的外杯通常并沒有嚴格的限制,這使得旋轉(zhuǎn)黏度計的測量場不能準確量化,因此,使用黏度計測量黏度時,并沒有像旋轉(zhuǎn)流變儀那樣明確的剪切速率和剪切應(yīng)力概念,而是直接使用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和扭矩使用如下方程計算黏度。
  黏度=(扭矩/轉(zhuǎn)速)*轉(zhuǎn)子因數(shù)
  其中轉(zhuǎn)子因數(shù)通常是通過測量標準物質(zhì)如標準油標定得到的??梢钥闯?,旋轉(zhuǎn)黏度計在測量黏度時存在如下問題:
  1)沒有明確的剪切速率概念,測試參數(shù)轉(zhuǎn)速與剪切速率雖然成正相關(guān),但不太容易換算到剪切速率;
  2)轉(zhuǎn)子因數(shù)確定需要通過標準物質(zhì)標定,這使得旋轉(zhuǎn)黏度計的準確度還依賴于用于標定的標準物質(zhì)。
  若測試的樣品為牛頓流體,由于其黏度不依賴于剪切速率,使用黏度計理論上是可以測量準確的。但若樣品是非牛頓流體,由于其黏度依賴于剪切速率,這種情況下使用黏度計測量得到的結(jié)果會由于沒有明確的剪切速率對應(yīng)而使得其不太好用于實際應(yīng)用場合的性能評估而實用價值不大。
  有不少讀者可能會有這樣的疑惑“相同轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)黏度計與旋轉(zhuǎn)流變儀的測量非牛頓流體的結(jié)果有可比性嗎?”,答案是沒有可比性。
  在旋轉(zhuǎn)黏度計上,即使轉(zhuǎn)子固定,給定的轉(zhuǎn)速也很難換算出對應(yīng)的剪切速率,而非牛頓流體的黏度是依賴于剪切速率的。而在旋轉(zhuǎn)流變儀上,即使轉(zhuǎn)速相同,但若測量夾具不同或測量夾具的幾何因子不同,同一轉(zhuǎn)算換算得到的剪切速率也是不同的,從而使得依賴于剪切速率的黏度并不會因為僅僅是轉(zhuǎn)速相同就可以一致了。
  需要說明的是,近年來一些高級旋轉(zhuǎn)黏度計也引入了與旋轉(zhuǎn)流變儀相同的測量夾具系統(tǒng),從而可以給出明確的剪切速率和剪切應(yīng)力,使得其測量結(jié)果在與旋轉(zhuǎn)流變儀基本一致;但其測量僅限于黏度測量,而不能像旋轉(zhuǎn)流變儀測量動態(tài)模量、松弛模量和蠕變?nèi)崃康?,其功能與旋轉(zhuǎn)流變儀仍存在較大差距……

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