Laboratorijski reometar presudan je instrument u području znanosti o materijalima, posebno za proučavanje svojstava protoka i deformacije materijala. Složena viskoznost jedan je od ključnih parametara koji se može mjeriti laboratorijskim reometrom, pružajući vrijedan uvid u viskoelastično ponašanje materijala. Kao vodeći dobavljačLaboratorijski reometar, dobro smo upućeni u to kako ti instrumenti mjere složenu viskoznost.
Razumijevanje složene viskoznosti
Prije nego što se udubite u to kako laboratorijski reometar mjeri složenu viskoznost, ključno je razumjeti što složena viskoznost predstavlja. U viskoelastičnom materijalu, koji pokazuje i viskozna i elastična svojstva, složena viskoznost (η*) mjera je ukupnog otpora na protok kada je materijal podvrgnut oscilatornom smicanju. To je složena količina, sastavljena od stvarnog dijela (viskoznost skladištenja, η ') i imaginarnog dijela (viskoznost gubitka, η' '). Viskoznost skladištenja povezana je s elastičnim odzivom materijala, dok je viskoznost gubitka povezana s viskoznim rasipanjem energije.
Princip rada laboratorijskog reometra
Laboratorijski reometar obično djeluje na temelju rotacijskih ili oscilatornih načina smicanja. U kontekstu mjerenja složene viskoznosti, način oscilatornog smicanja je najrelevantniji. U ovom načinu, reometar primjenjuje sinusoidno naprezanje smicanja (γ) ili stres smicanja (τ) na uzorak.
Pretpostavimo da se na uzorak primjenjuje sinusoidno naprezanje smicanja:
C (t) = γ₀sin (ωt)
gdje je γ₀ amplituda smicanja, ω je kutna frekvencija, a t je vrijeme.
Rezultirajući odgovor na stres na viskoelastičnom materijalu također je sinusoidan, ali može biti izvan faze s primijenjenim sojem:
T (t) = t₀sin (ωt + d)
gdje je τ₀ amplituda smicanja, a Δ je fazni kut između naprezanja i naprezanja.
Mjerenje složene viskoznosti
Složena viskoznost η* definirana je kao omjer amplitude smicanja na stresu i amplitude soja smicanja:
H* = t₀/c₀
Može se izraziti i u smislu viskoznosti skladištenja η 'i viskoznosti gubitka η' 'kao:
H* = h ' + ih' '
Gdje je h '= (t₀/c) cosd i h' '= (t₀/c) Sind
Za mjerenje ovih parametara, reometar prvo mjeri amplitudu primijenjenog soja smicanja γ₀ i rezultirajući stres smicanja τ₀. Također se mjeri fazni kut Δ između naprezanja i naprezanja.
U dobro dizajniranom reometru laboratorija koristi se precizni motor za primjenu soja sinusoidnog smicanja. Uzorak se postavlja između dvije ploče ili geometrije konusa - i - ploče. Jedna od ploča je fiksirana, dok drugi pokreće motor kako bi stvorio oscilatorno kretanje.
Reometar je opremljen senzorima za precizno mjerenje naprezanja smicanja i naprezanja. Na primjer, senzor zakretnog momenta mjeri smicanje naprezanja, dok koder mjeri kutni pomak, koji se koristi za izračunavanje naprezanja smicanja.
Jednom kada se mjere vrijednosti γ₀, τ₀ i Δ, viskoznost skladištenja η 'i viskoznost gubitka η' 'mogu se izračunati kako je gore opisano. Složena viskoznost η* tada se može odrediti ili u magnitudi - faznom obliku (| η* | = √ (η'² + η''a) i faznom kutu Δ) ili u složenom obliku (η ' + iη' ').
Čimbenici koji utječu na mjerenje
Nekoliko čimbenika može utjecati na točnost složenog mjerenja viskoznosti pomoću laboratorijskog reometra.
Priprema uzorka: Uzorak se mora pravilno pripremiti kako bi se osigurala ujednačena raspodjela materijala između mjernih geometrija. Bilo koji mjehurići zraka ili nehomogenosti u uzorku mogu dovesti do netočnih mjerenja. Na primjer, u slučaju polimera, uzorak će se prije ispitivanja trebati rastopiti i degaliti.
Temperatura: Temperatura ima značajan utjecaj na viskoelastična svojstva materijala. Većina laboratorijskih reometara opremljena je upravljačkim sustavima temperature za održavanje konstantne temperature tijekom mjerenja. Promjena temperature može uzrokovati promjenu molekularne pokretljivosti materijala, što zauzvrat utječe na složenu viskoznost. Na primjer, kako se temperatura povećava, složena viskoznost polimera obično se smanjuje.
Frekvencija: Kutna frekvencija Ω oscilatornog smicanja također utječe na složenu viskoznost. Na niskim frekvencijama, materijal se može ponašati više poput viskozne tekućine, a viskoznost gubitka može dominirati. Na visokim frekvencijama elastični odgovor postaje istaknutiji, a viskoznost skladištenja može se povećati. Stoga je važno izmjeriti složenu viskoznost u različitim frekvencijama kako bi se u potpunosti razumjelo viskoelastično ponašanje materijala.
Primjene složenog mjerenja viskoznosti
Mjerenje složene viskoznosti pomoću laboratorijskog reometra ima brojne primjene u raznim industrijama.
Industrija polimera: U polimernoj industriji, složena mjerenja viskoznosti koriste se za karakterizaciju molekularne strukture i ponašanja polimera. Na primjer, složena viskoznost može pružiti informacije o stupnju grananja, raspodjele molekularne mase i unakrsnog povezivanja polimera. Ove su informacije ključne za optimizaciju uvjeta obrade, poput ekstruzije i oblikovanja ubrizgavanja.
Prehrambena industrija: U prehrambenoj industriji složena mjerenja viskoznosti mogu se koristiti za proučavanje reoloških svojstava prehrambenih proizvoda poput umaka, kreme i tijesta. Razumijevanje složene viskoznosti pomaže u kontroli teksture, stabilnosti i senzornih svojstava prehrambenih proizvoda.
Kozmetička industrija: Kozmetički proizvodi, poput losiona i kreme, također imaju određene reološke zahtjeve. Mjerenje složene viskoznosti omogućava proizvođačima da osiguraju odgovarajuću širenje, stabilnost i osjetilni osjećaj njihovih proizvoda.
Komplementarni instrumenti u laboratoriju
Kao dobavljačLaboratorijski reometar, Nudimo i druge povezane instrumente koji mogu nadopuniti mjerenje složene viskoznosti. Na primjer, aStroj za testiranje zatezanja laboratorijaMože se koristiti za mjerenje vlačne čvrstoće i svojstva izduženja materijala. Te se informacije mogu koristiti zajedno sa složenim podacima viskoznosti kako bi se u potpunosti razumjelo mehaničko ponašanje materijala.
Još jedan koristan instrument jeLaboratorijski gumeni grickalica stroja. Ovaj se stroj koristi za miješanje i miješanje gumenih spojeva. Pravilno miješanje ključno je za dobivanje točnih reoloških mjerenja, jer osigurava homogeni uzorak.
Zaključak
Mjerenje složene viskoznosti pomoću laboratorijskog reometra moćan je alat za razumijevanje viskoelastičnog ponašanja materijala. Primjenom oscilacijskog smicanja i mjerenjem rezultirajućeg odgovora na stres, reometar može točno odrediti složenu viskoznost, viskoznost skladištenja i gubitak viskoznost uzorka. Međutim, važno je razmotriti čimbenike kao što su priprema uzorka, temperatura i frekvencija kako bi se osigurala točna mjerenja.
Ako ste zainteresirani za kupnju laboratorijskog reometra ili druge srodne laboratorijske opreme za svoje istraživanje ili industrijske aplikacije, pozivamo vas da nas kontaktirate za više informacija i raspravljate o vašim specifičnim zahtjevima. Naš tim stručnjaka spreman vam je pomoći u pronalaženju najprikladnijih rješenja za vaše potrebe.
Reference
- Ferry, JD (1980). Viskoelastična svojstva polimera. John Wiley & Sons.
- Macosko, CW (1994). Reologija: Načela, mjerenja i primjene. VCH Publishers.
- Mezger, TG (2014). Priručnik za reologiju: za korisnike rotacijskih i oscilatornih reometra. Vincentz mreža.
