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如何使用轉(zhuǎn)矩流變儀測(cè)量流變性能
點(diǎn)擊次數(shù):90 更新時(shí)間:2025-05-13 打印本頁(yè)面 返回
   轉(zhuǎn)矩流變儀是研究材料流變性能的重要儀器,廣泛應(yīng)用于高分子材料、食品工業(yè)、化妝品、醫(yī)藥等領(lǐng)域。它通過(guò)測(cè)量材料在混合或剪切過(guò)程中的轉(zhuǎn)矩變化,反映材料的流變特性。本文將詳細(xì)介紹如何使用轉(zhuǎn)矩流變儀準(zhǔn)確測(cè)量材料的流變性能。
 
  一、基本原理
 
  轉(zhuǎn)矩流變儀主要由混合腔、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)矩測(cè)量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。其工作原理是:當(dāng)轉(zhuǎn)子在充滿樣品的混合腔中旋轉(zhuǎn)時(shí),樣品對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生阻力,形成轉(zhuǎn)矩。通過(guò)測(cè)量這一轉(zhuǎn)矩值,可以計(jì)算出材料的剪切應(yīng)力,結(jié)合轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(剪切速率)和溫度條件,獲得材料的流變性能參數(shù)。
 

 

  二、測(cè)量前的準(zhǔn)備工作
 
  1.儀器校準(zhǔn):使用標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn),確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。校準(zhǔn)包括轉(zhuǎn)矩校準(zhǔn)、溫度校準(zhǔn)和轉(zhuǎn)速校準(zhǔn)。
 
  2.樣品制備:根據(jù)測(cè)試要求準(zhǔn)備適量的樣品。對(duì)于固體樣品,可能需要切割成小塊;對(duì)于粉末樣品,需確保均勻性。
 
  3.儀器預(yù)熱:設(shè)定測(cè)試溫度,預(yù)熱混合腔至穩(wěn)定狀態(tài),通常需要15-30分鐘。
 
  4.轉(zhuǎn)子選擇:根據(jù)材料特性和測(cè)試目的選擇合適的轉(zhuǎn)子類型(如Roller轉(zhuǎn)子、Cam轉(zhuǎn)子等)和尺寸。
 
  三、測(cè)量步驟
 
  1.裝樣:將準(zhǔn)備好的樣品加入預(yù)熱的混合腔中,注意不要超過(guò)最大裝樣量(通常為混合腔容積的70-80%)。
 
  2.參數(shù)設(shè)置:在控制軟件中設(shè)置測(cè)試參數(shù),包括:
 
  -轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(通常以rpm為單位)
 
  -測(cè)試溫度
 
  -測(cè)試時(shí)間
 
  -數(shù)據(jù)采集頻率
 
  3.開(kāi)始測(cè)試:?jiǎn)?dòng)測(cè)試程序,轉(zhuǎn)子開(kāi)始旋轉(zhuǎn),儀器自動(dòng)記錄轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間的變化。
 
  4.數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè):實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)矩-時(shí)間曲線,確保測(cè)試過(guò)程正常進(jìn)行。異常波動(dòng)可能表明樣品分解或儀器故障。
 
  5.測(cè)試結(jié)束:達(dá)到預(yù)設(shè)測(cè)試時(shí)間后,儀器自動(dòng)停止。記錄最終轉(zhuǎn)矩值,取出樣品并清潔混合腔。
 
  四、數(shù)據(jù)處理與分析
 
  1.數(shù)據(jù)導(dǎo)出:將測(cè)試數(shù)據(jù)導(dǎo)出為適合分析的格式(如Excel、TXT等)。
 
  2.轉(zhuǎn)矩-時(shí)間曲線:繪制轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間變化的曲線,分析材料的混合特性、熔融行為和穩(wěn)定性。
 
  3.流變參數(shù)計(jì)算:
 
  -表觀粘度:η=M/(K·ω)
 
  其中,M為轉(zhuǎn)矩,ω為角速度,K為儀器常數(shù)
 
  -剪切應(yīng)力:τ=M/(2πR³L)
 
  -剪切速率:γ?=2πωR/h
 
  4.溫度影響分析:如果進(jìn)行了多溫度測(cè)試,可繪制Arrhenius圖,計(jì)算流動(dòng)活化能。
 
  五、注意事項(xiàng)
 
  1.樣品代表性:確保測(cè)試樣品具有代表性,特別是對(duì)于非均相材料。
 
  2.裝樣一致性:不同測(cè)試間的裝樣量和裝樣方式應(yīng)保持一致,以保證結(jié)果可比性。
 
  3.溫度控制:確保溫度穩(wěn)定,波動(dòng)不超過(guò)±1°C。
 
  4.轉(zhuǎn)子清潔:每次測(cè)試后清潔轉(zhuǎn)子和混合腔,防止樣品殘留影響下次測(cè)試。
 
  5.安全操作:高溫測(cè)試時(shí)注意防護(hù),避免燙傷;轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)勿將手伸入混合腔。
 
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