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流变仪的工作原理


流变仪的工作原理 1.旋转流变仪:有两种,控制应力型和控制应变型 A:控制应力型:使用最多,如 Physica MCR 系列、TA 的 AR 系列、Haake、Malven,都 是这一类型的流变仪;其中 Physica 的马达属于同步直流马达,这种马达相对响应速度快, 控制应变能力强;其他厂家使用的属于托杯马达,托杯马达属于异步交流马达,这种马达响 应速度相对较慢。 这一类型的流变仪, 采用马达带动夹具给样品施加应力, 同时用光学解码器测量产生的 应变或转速。 B:控制应变型:目前只有 ARES 属于单纯的控制应变型流变仪,这种流变仪直流马达安 装在底部,通过夹具给样品施加应变,样品上部通过夹具连接倒扭矩传感器上,测量产生的 应力;这种流变仪只能做单纯的控制应变实验,原因是扭矩传感器在测量扭矩时产生形变, 需要一个再平衡的时间,因此反应时间就比较慢,这样就无法通过回馈循环来控制应力。 2.毛细管流变仪 毛细管流变仪主要用于高聚物材料熔体流变性能的测试; 工作原理是, 物料在电加热的料 桶里北加热熔融,料桶的下部安装有一定规格的毛细管口模(有不同直径 0.25~2mm 和不 同长度的 0.25~40mm) ,温度稳定后,料桶上部的料杆在驱动马达的带动下以一定的速度 或以一定规律变化的速度把物料从毛细管口模种挤出来。 在挤出的过程中, 可以测量出毛细 管口模入口出的压力,在结合已知的速度参数、口模和料桶参数、以及流变学模型,从而计 算出在不同剪切速率下熔体的剪切粘度。 3.转矩流变仪 实际上是在实验型挤出机的基础上, 配合毛细管、 密炼室、 单双螺杆、 吹膜等不同模块, 模拟高聚物材料在加工过程中的一些参数, 这种设备相当于聚合物加工的小型实验设备, 与 材料的实际加工过程更为接近,主要用于与实际生产接近的研究领域。 4.界面流变仪:目前这种流变仪有振荡液滴、振荡剪切等几种原理;是流变测试中最难以准 确实现的一个领域;还没有一种特别好而又通用的方法。

美国 Brookfield 公司正式向中国推出 R/S Plus 系列流变仪 美国 Brookfield 工程实验室(有限公司)是全球首屈一指的粘度测定/流变学研究仪器的专 业厂家,70 多年来,始终致力于在流体流变学领域研制简单易用的,功能多样的,产品系 列齐全的粘度计/流变仪产品,Brookfield 的表盘式粘度计(VT) ,数字式粘度计(DV-E、 DV-I+、DV-II+Pro、DV-III_ULTRA)包含 4 种不同型号(LV, RV, HA, HB)近二十 个产品系列,成为全球最畅销的粘度测定仪器,产品覆盖面达到 70%以上,并成为一些粘 度计生产厂家争相模仿的对象。 最近,Brookfield 公司正式向中国推出 R/S Plus 系列流变 仪:R/S-CPS 流变仪、R/S-SST 软固体测试流变仪、R/S-CC 同轴圆柱体流变仪等系列产品, 连同 LFRA 和 QTS-25 系列质构分析仪一道,使得 Brookfield 的产品门类更加齐全,产品种 类数量达到了 40 种以上。 R/S Plus 系列流变仪主要应用在聚合物(热固性、热塑性、弹性体) 、黏合剂、涂料(油墨、

粉末) 、食品(面团、凝胶、分散液) 、个人化妆品(面霜、凝胶、分散液) 、陶瓷(浆料) 、 油脂、油品、润滑剂油品等物料生产和加工行业中的流变特性研究和质量控制,研究范围涵 盖了从水到复合材料,使材料的微观结构信息与产品加工过程紧密联系在一起。 原 产 地: 美国 BROOKFIELD 技术参数: 粘度范围 转速范围 R/S-CC: 1-30McP, 0.01-1000RPM R/S-CPS: 锥/板:20-3.2McP,板/板:20-9.9McP, 0.01-1000RPM R/S-SST: 6-109.2KPa(剪切应力范围) , 0.01-1000RPM 下面介绍其中的 R/S-CPS 流变仪, 与国外同类产品相比较, R/S-CPS 流变仪至少在以下几点 具有明显的先进性和技术优势: 1. RS-CPS 是采用高科技圆筒同心軸旋转技术动态控制和测量剪切率 (CSR Controlled Shear Rate) 及旋转轴控制和感应切变应力 (CSS - Controlled Shear Stress)系统。 2. 采用应力控制模式, 可进行蠕变测试, 屈服应力测试, 有较多功能拓展空间。 3. 较宽的扭矩范围, 控制精确度高, 保证所得数据准确可靠。 4. 实时读取、保存、输出和分析所需数据。 5. 可采用多种形式控制样品温度: 恒温水浴、 内置式 Peltier 加热装置或电子加热器。 温度控制准确,且可以使用 RHEO2000 软件系统自动控制温度和温度梯度,便于进行温度 流变特性研究。 6. 可以同时使用多种几何结构的转子:同轴圆柱体、锥/板或板/板、桨式转子, 可适用于大多数场合下进行粘度、流动曲线分析、屈服应力和应变、模量、蠕变、触变性和 剪切后回复状态的多方面的测量和研究。 7. 具有坚固的设计,可以长期无故障的使用。快速的转子连接和容易清洗的表面可 以为用户节省大量的时间和金钱。 其中,R/S-CPS 的主要技术指标 : 1 R/S-CPS 流变仪特点: 1.1 既能进行控制应力测试,又能进行控制应变测试; 1.2 可以单机操作进行快速单点粘度测试,或者采用面板上的程序进行控制。 1.3 提供锥/板系统,还可以使用板/板系统,测试含较大颗粒样品的流变曲线; 1.4 强大流变性能表征工具,包括 RAMP,回环,单点测试; 1.5 可恒定剪切速率测试,也可测试不同剪切速率下的粘度曲线; 1.6 可得粘度~温度, 粘度~剪切率, 粘度~剪切力, 粘度~时间, 剪切力~形变曲线等, 得到不用实验的曲线叠加比较; 1.7 宽范围的剪切率,剪切力和扭矩; 1.8 灵活的流动分析和屈服测试。 1.9 可以进行连续样品的流动行为测试,包括剪切后的回复状态。 1.10 QC 模式可以设定测试的边界,样品是否合格一目了然。 2 主机特性:采用高科技同筒同心轴旋转技术测量动态变化的转轴,控制剪切率 (CSR-Controlled Shear Rate)及控制剪切应力(CSS-Controlled Shear Stress) 。 2.1 可单机操作,联机操作,配置 RS232 打印口,方便生成实验报告并打印; 2.2 结构坚固耐用,几乎没有维护需求,易于更换和清洗; 2.3 友好界面方便初学者使用; 2.4 扭矩范围: 0.05-50mNm,解析度 0.01mNm/0.8mrad,准确度:±1%(全量程) ; 2.5 恒温速度快,可自动完成测试过程。 3 锥/板(Cone/Plate),板/板(Plate/Plate)测量系统:

3.1 方便拆卸,易于清洗和维护; 3.2 所需样品量小,0.08ml 至 4ml; 3.3 非常宽的剪切范围, 剪切应力: 0-16297Pa, 剪切率: 0.01-1000RPM, 0-6000 s-1; 3.4 粘度范围: 1-9.9MmPas 4 专业流变程序编制,数据采集和分析软件 Rheo2000: 4.1 通过软件程控和数据分析增强 R/S 流变仪功能; 4.2 实现对 R/S 流变仪程控,和对剪切应力和剪切率的控制。 4.3 利用多个步骤的测试程序可以将数据保存下来,以及计算粘度的平均值、触变 性和屈服应力。 4.4 可以对用户在进行质量控制时设定的参数指标进行自动分析。 4.5 能 够 用 以 下 数 学 模 型 处 理 各 种 数 据 : NEWTON, OSTWALD, BINGHAM, STEIGER-ORY, CASSON, HERSCHEL –BULKLEY; 4.6 可以绘出各种流动曲线和屈服应力图等; 4.7 得到的数据有: 剪切力, 剪切速率, 时间, 粘度, 温度, 剪切模量, 柔量, 形变量, 角位移, 转动速度等; 4.8 设定并自动生成实验报告,数据输出功能,便于数据管理; 4.9 控制恒温水浴升温,达到设定要求。 由于 R/S Plus 系列流变仪使用同样的主机,因而 R/S-CC、R/S-SST 在性能上与 R/S-CPS 没 有太大区别,但由于使用的转子不同,所以在测量的物料种类上存在一些差别(如果有需要 我们还可以将三种流变仪整合为一台仪器使用,同时拥有三种流变仪的功能) 。 R/S-CC 同轴圆柱体流变仪 1. 同轴圆柱体转子/样品杯的几何形状可以精确的控制剪切速率, 可以测试 QC 的 单点绝对粘度或进行完全的流变分析。 2. 所需样品量少,测试时容易控制温度。 3. 单机操作允许在生产现场使用。 4. 通过电脑控制可以在 R&D 或者 QC 部门实验室进行快速的测试分析。 R/S-SST 软固体测试流变仪 1. 利用桨式转子,可以很容易的对悬浮体、浆状体和刚性的膏体等难测量的样品进 行测量。 2. 可提供与物质粘弹性有关的数据例如屈服盈利、剪切模量(在未被破坏前的物体 结构的原始刚度)和蠕变性。 3. 可以量化物体的某些有意义的性能如波动性、流质性、稠度和结构等。 4. 桨式转子在插入时不会损坏样品的结构。 5. 也可以配用同轴圆柱体转子,绘出液体的流变曲线。


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