3分鐘了解流變儀的基礎知識

流變儀（rheometer），即用于測定聚合物熔體、聚合物溶液、懸浮液、乳液、涂料、油墨和食品等流變性質的儀器。分為旋轉流變儀、毛細管流變儀、轉矩流變儀和界面流變儀。

作用：測定液態下的流變性質 

分類：旋轉流變儀、毛細管流變儀等 旋轉流變儀等； 分為控制應力型、控制應變型

簡介：

流變儀用于測定聚合物熔體，聚合物溶液、懸浮液、乳液、涂料、油墨和食品等流變性質的儀器。 流變學測量是觀察高分子材料內部結構的窗口，通過高分子材料，諸如塑料、橡膠、樹脂中不同尺度分子鏈的響應，可以表征高分子材料的分子量和分子量分布，能快速、簡便、有效地進行原材料、中間產品和最終產品的質量檢測和質量控制。 流變測量在高聚物的分子量、分子量分布、支化度與加工性能之間構架了一座橋梁，所以它提供了一種直接的聯系，幫助用戶進行原料檢驗、加工工藝設計和預測產品性能。

流變儀的分類

1、旋轉流變儀

A:控制應力型:

使用最多,如德國哈克(Hake)RS系列、美國TA的AR系列、英國Malven、奧地利 Anton-Paar的MCR系列,都是這一類型的流變儀。前三家的產品馬達采用托杯馬達,托杯馬達屬于異步交流馬達,慣量小,特別適合于低粘度的樣品測試; Anton-Paar的MCR流變儀和美國TA公司的ARES采用永磁體直流馬達,但從原理上響應速度快,是應力型流変儀的一種發展方向。

這一類型的流變儀,采用馬達帶動夾具給樣品施加應力,同時用光學解碼器測量產生的應變或轉速,并在大扭矩測量方面不會產生大量的熱,不會產生信號漂移。

控制應力的流変儀由于有較大的操作空間,可以連接更多的功能附件。

B:控制應変型:

只有美國TA的ARES屬于單純的控制應變型流變儀,這種流變儀直流馬達安裝在底部,通過夾具給樣品施加應變,樣品上部通過夾具連接倒扭矩傳感器上,測量產生的應力;這種流變儀只能做單純的控制應變實驗,原因是扭矩傳感器在測量扭矩時產生形變,需要一個再平衡的時間,因此反應時間就比較慢,這樣就無法通過回饋循環來控制應力。但奧地利 Anton-Paar的 MCRXX2系列流變儀采用DSO控制,保證應變波形不受影響。

控制應變的流變儀由于硬件復雜,只有幾種功能附件可供選擇。

2、毛細管流變儀

毛細管流變儀主要用于高聚物材料熔體流變性能的測試；工作原理是，物料在電加熱的料桶里被加熱熔融，料桶的下部安裝有一定規格的毛細管口模（有不同直徑 0.25～2mm和不同長度的0.25～40mm），溫度穩定后，料桶上部的料桿在驅動馬達的帶動下以一定的速度或以一定規律變化的速度把物料從毛細管口模種擠出來。在擠出的過程中，可以測量出毛細管口模入口出的壓力，在結合已知的速度參數、口模和料桶參數、以及流變學模型，從而計算出在不同剪切速率下熔體的剪切粘度。

毛細管式適合于寬范圍表觀黏度測定(尤其適于高速、高黏流體)，剪切速率及流動時的流線，幾何形狀與擠出注模時的實際條件相似。可精確測量材料的黏度、彈性和流變特性。

3、轉矩流變儀

實際上是在實驗型擠出機的基礎上,配合毛細管、密煉室、單雙螺桿、吹膜等不同模塊,模擬高聚物材料在加工過程中的一些參數,這種設備相當于聚合物加工的小型實驗設備,與材料的實際加工過程更為接近,主要用于與實際生產接近的研究領域。

4、界面流變儀

這種流變儀有振蕩液滴、振蕩剪切等幾種原理;是流變測試中最難以準確實現的一個領域;還沒有一種特別好而又通用的方法。

典型的界面流變儀主要有錐板式、平行板式、同軸圓筒式和毛細管式。

（1）錐板式為精密流變儀，可測多種材料函數，適用于較高黏度的高分子溶液和熔體。

（2）平行板式為錐板式的附件，作為補充適于較黏高分子溶液熔體和多相體系。

（3）同軸圓筒式為便易黏度計，適合低黏、低彈性流體。

（4）毛細管式適合于寬范圍表觀黏度測定(尤其適于高速、高黏流體),剪切速率及流動時的流線,幾何形狀與擠出注模時的實際條件相似。可精確測量材料的黏度、彈性和流變特性。

高聚物測定

測定高聚物剪切黏度和流動性的儀器有以下幾類:落球型、轉動型(包括各種改良型門尼黏度儀),振蕩型(扭轉振動流變儀和圓盤振蕩流變儀)、混煉機型[布拉本德Brabender)塑性計]和毛細管擠出型(毛細管流變儀和加工性能測定儀)等。上述各種測試儀器和測定方法各有其優缺點和適用范圍,可互相補充。

新研究

據報道，科學家們通過運用伸展流變儀發現了一種性質奇異的“合成液體”。

據介紹，在該研究中，科學家們采用了全新的方法去發現和認識這種濃縮液體的流動性。之前，他們使用的是動態剪切流變儀，但這種檢測方式并不能全面反應該液體在實際工業生產過程中的應用。于是，科學家們轉而運用另一種工具——伸展流變儀。隨后該研究成果刊登在英國雜志上。