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如何使用HAAKE哈克VisctesterIQ流變儀測試低粘度流體

瀏覽次數:3485 發布日期:2020-7-2  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負

簡介

由于傳感器的扭矩讀數小,所以使用旋轉流變儀測量水就成為了一種挑戰。機械軸承儀器(如  Thermo Scientific HAAKE Viscotester iQ 流變儀)尤其如此。雖然配備了超低摩擦球軸承,但儀器的轉矩下限為 0.2 mNm,與研究級流變儀(如 Thermo Scientific HAAKE MARS 流變儀)相比,高出約 5 個數量級。但仍有許多在業內(如聚合物涂層)進行的相關流變 QC 測試處理低粘度流體。在本應用指南中,我們將展示如何利用 HAAKE Viscotester iQ 流變儀測試粘度極低的流體。

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圖 1:Thermo Scientific HAAKE Viscotester iQ 流變儀(帶 TM-LI-C48 液缸)。
 

試驗結果與討論

圖 1 所示為用于水測試的流變儀設置。 HAAKEViscotester iQ 流變儀配備有直徑 48 mm 的溫度控制液缸TM-LI-C48 及相應的雙狹縫轉子 CCB41 DG。為了從粘度如此低的流體中獲得有意義的數據,就要對測量例程作相應調整。圖  2 所示為適用于如下所示測試的Thermo Scientific HAAKE RheoWin 例程。在此類測試中,zui重要的參數之一就是每個測量點的測量用時,積分時間也很重要。此處,使用 45 秒的測量用時和 15 秒的積分時間。通過  Thermo  Scientific  提供的外部循環器SC100-A10 實現溫度控制。測量溫度為 20℃(68℉),選擇平衡時間為 3 分鐘。除了流變測試外,還使用了HAAKE RheoWin 軟件的自動數據分析和報告功能。

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圖 2:HAAKE Viscotester iQ 流變儀中用于測試低粘度流體的Thermo Scientific HAAKE RheoWin 常規界面。

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圖 3:在 20℃ 條件下使用 HAAKE Viscotester iQ 流變儀測試水時,作為剪切速率 γ 的函數的粘度 η 和轉矩 M。以對數標度標繪數據。

圖 3 所示為利用本方法對水進行的 9 次測試的測試結果。由圖 3 可看出,各項結果從 0.2 mNm 扭矩開始具有非常高的重復性。不在規定的過程中時,可獲得的剪切速率范圍有限,但是,可以使用 HAAKE Viscotester iQ 流變儀在約 500~4000 s-1 的 1 個數量級以上測試水。低于 500 s-1 時,扭矩讀數低于規范要求,高于 4000 s-1 時,由于泰勒渦流的出現,監測到粘度升高 [1]。

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圖 4:直接從 HAAKE RheoWin 軟件得到泰勒渦流的情況下,配備雙間隙轉子 CCB41 DG 的 HAAKE Viscotester iQ 流變儀的計算測量范圍。

如圖 4 所示,此次渦流出現的位置正是 HAAKE RheoWin“范圍計算器”所預測的位置。為進一步強調數據的質量和再現性,在圖 5 中顯示與圖 3 相同的結果,不過,圖 5以線性標度標繪而成。

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圖 5:在 20℃ 條件下使用 HAAKE Viscotester iQ 流變儀時,作為剪切速率的函數的粘度。以線性標度標繪數據。

由圖 5 可看出,HAAKE Viscotester iQ 流變儀能夠利用直徑較大的雙間隙轉子測量水。20℃ 時,在泰勒渦不穩定前,所有數據均處于 1.00 mPas(cP)的理論水體粘度 ±10% 的范圍內。

結論
Thermo Scientific HAAKE Viscotester iQ 流變儀為質量控制提供了一種快速、簡便且準確的工具。雖然,此流變儀配有機械軸承,但仍可準確評估粘度極低的流體(如水)的粘度。

參考文獻
[1] Taylor, G.I. “Stability of a Viscous Liquid contained between Two Rotating Cylinders“, 1923. Phil. Trans Royal Society A223, 289–343.

發布者:柜谷科技發展(上海)有限公司
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