Лабораторният реометър е решаващ инструмент в областта на науката за материалите, особено за изучаване на потока и деформационните свойства на материалите. Сложният вискозитет е един от ключовите параметри, които могат да бъдат измерени с лабораторен реометър, осигурявайки ценна представа за вискоеластичното поведение на материала. Като водещ доставчик наЛабораторен реометър, Ние сме добре - запознати с това как тези инструменти измерват сложен вискозитет.
Разбиране на сложния вискозитет
Преди да се задълбочим как лабораторният реометър измерва сложен вискозитет, е от съществено значение да се разбере какво представлява сложният вискозитет. Във вискоеластичен материал, който проявява както вискозни, така и еластични свойства, сложният вискозитет (η*) е мярка за общото съпротивление на потока, когато материалът е подложен на осцилаторно срязване. Това е сложно количество, съставено от истинска част (вискозитет на съхранението, η ') и въображаема част (вискозитетът на загубата, η' '). Вискозитетът на съхранението е свързан с еластичната реакция на материала, докато вискозитетът на загубата е свързан с висковото разсейване на енергията.
Принцип на работа на лабораторен реометър
Лабораторният реометър обикновено работи на базата на режими на въртене или колебание. В контекста на измерване на сложен вискозитет режимът на осцилаторно срязване е най -подходящ. В този режим реометърът прилага синусоидален щам на срязване (γ) или напрежение на срязване (τ) към пробата.
Да приемем, че към пробата се прилага щам на синусоидален срязване:
C (t) = γ₀sin (ωt)
където γ₀ е амплитудата на щам на срязване, ω е ъгловата честота и t е време.
Полученият реакция на напрежение на срязване на вискоеластичен материал също е синусоидален, но може да е извън фаза с приложения щам:
T (t) = t₀sin (ωt + d)
където τ₀ е амплитудата на напрежението на срязване, а δ е фазовият ъгъл между напрежението и напрежението.
Измерване на сложен вискозитет
Сложният вискозитет η* се определя като съотношението на амплитудата на напрежението на срязване към амплитудата на щам на срязване:
H* = t₀/c₀
Може да се изразява и по отношение на вискозитета на съхранението η 'и вискозитета на загубата η' 'като:
H* = h ' + ih' '
Където h '= (t₀/c) cosd и h' '= (t₀/c) sind
За да измерва тези параметри, реометърът първо измерва амплитудата на приложения щам ъгъла γ₀ и полученото напрежение на срязване τ₀. Фазовият ъгъл δ между напрежението и напрежението също се измерва.
В добре проектиран лабораторен реометър се използва прецизен двигател за прилагане на синусоидалния щам на срязване. Пробата се поставя между две плочи или геометрия на конус и - плоча. Едната от плочите е фиксирана, докато другата се задвижва от двигателя, за да създаде колебателното движение.
Реомерът е оборудван със сензори за точно измерване на напрежението на срязване и напрежение. Например, сензорът за въртящ момент измерва напрежението на срязване, докато енкодерът измерва ъгловото изместване, което се използва за изчисляване на напрежението на срязване.
След като се измерват стойностите на γ₀, τ₀ и δ, вискозитетът на съхранението η 'и вискозитетът на загубата η' 'могат да бъдат изчислени, както е описано по -горе. След това сложният вискозитет η* може да бъде определен или във фазовата форма на величина (| η* | = √ (η'² + η''²) и фазов ъгъл δ) или в сложна форма (η ' + iη' ').
Фактори, влияещи върху измерването
Няколко фактора могат да повлияят на точността на сложното измерване на вискозитета с помощта на лабораторен реометър.
Подготовка на пробата: Пробата трябва да бъде правилно подготвена, за да осигури равномерно разпределение на материала между измервателните геометрии. Всички въздушни мехурчета или нехомогенности в пробата могат да доведат до неточни измервания. Например, в случай на полимери, пробата може да се наложи да се разтопи и дегазира преди тестване.
Температура: Температурата оказва значително влияние върху вискоеластичните свойства на материалите. Повечето лабораторни реометри са оборудвани с температурни системи за контрол, за да поддържат постоянна температура по време на измерването. Промяната в температурата може да доведе до промяна в молекулната подвижност на материала, което от своя страна влияе върху сложния вискозитет. Например, с увеличаването на температурата, сложният вискозитет на полимера обикновено намалява.
Честота: Ъгловата честота Ω на осцилаторното срязване също влияе върху сложния вискозитет. При ниски честоти материалът може да се държи по -скоро като вискозна течност и вискозитетът на загубата може да доминира. При високи честоти еластичният отговор става по -изявен и вискозитетът на съхранението може да се увеличи. Ето защо е важно да се измери сложният вискозитет в редица честоти, за да се разбере напълно вискоеластичното поведение на материала.
Приложения на сложно измерване на вискозитета
Измерването на сложен вискозитет с помощта на лабораторен реометър има множество приложения в различни индустрии.
Полимерна индустрия: В полимерната индустрия сложните измервания на вискозитета се използват за характеризиране на молекулната структура и поведението на обработка на полимерите. Например, сложният вискозитет може да предостави информация за степента на разклоняване, разпределение на молекулното тегло и кръстосано свързване на полимери. Тази информация е от решаващо значение за оптимизиране на условията на обработка, като екструзия и леене на инжектиране.
Хранителна промишленост: В хранителната индустрия сложните измервания на вискозитета могат да се използват за изследване на реологичните свойства на хранителните продукти като сосове, кремове и тесто. Разбирането на сложния вискозитет помага за контролиране на текстурата, стабилността и сензорните свойства на хранителните продукти.
Козметична индустрия: Козметичните продукти, като лосиони и кремове, също имат специфични реологични изисквания. Измерването на сложния вискозитет позволява на производителите да гарантират правилната разпространение, стабилност и сензорно усещане на техните продукти.
Допълнителни инструменти в лабораторията
Като доставчик наЛабораторен реометър, ние предлагаме и други свързани инструменти, които могат да допълнят измерването на сложен вискозитет. Например aЛабораторна машина за тестване на опънможе да се използва за измерване на якостта на опън и свойствата на удължаване на материалите. Тази информация може да се използва заедно със сложни данни за вискозитет, за да се разбере напълно механичното поведение на материалите.
Друг полезен инструмент еМашина за лабораторни гумени керами. Тази машина се използва за смесване и омесване на гумени съединения. Правилното смесване е от съществено значение за получаване на точни реологични измервания, тъй като осигурява хомогенна проба.
Заключение
Измерването на сложен вискозитет с помощта на лабораторен реометър е мощен инструмент за разбиране на вискоеластичното поведение на материалите. Чрез прилагане на осцилаторно срязване и измерване на получената реакция на напрежение, реометърът може точно да определи сложния вискозитет, вискозитета на съхранението и вискозитета на загубите на пробата. Важно е обаче да се разгледат фактори като приготвяне на проби, температура и честота, за да се осигурят точни измервания.
Ако се интересувате от закупуване на лабораторен реометър или друго свързано лабораторно оборудване за вашите изследвания или индустриални приложения, ние ви каним да се свържете с нас за повече информация и да обсъдите вашите специфични изисквания. Екипът ни от експерти е готов да ви помогне да намерите най -подходящите решения за вашите нужди.
ЛИТЕРАТУРА
- Ferry, JD (1980). Вискоеластични свойства на полимерите. John Wiley & Sons.
- Macosko, CW (1994). Реология: Принципи, измервания и приложения. VCH издатели.
- Mezger, TG (2014). Наръчникът за реология: За потребителите на ротационни и осцилаторни реометри. Vincentz Network.
