[科普中國(guó)]-旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)

簡(jiǎn)介

隨著科學(xué)發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的提高，測(cè)定物質(zhì)的粘度變得非常的重要，旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)可以用來(lái)測(cè)定聚合物液體的粘性和流動(dòng)行為。因?yàn)榇蟛糠志酆衔锒际窃谡沉鳁l件下進(jìn)行加工成型的，對(duì)于聚合物粘度的測(cè)定，掌握粘流態(tài)的性能規(guī)律在聚合物生產(chǎn)工藝中非常的重要。

現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)主要有轉(zhuǎn)筒式，錐板式和平行板式粘度計(jì)幾種形式。

旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)是用于測(cè)量液體的粘性阻力與液體動(dòng)力粘度，廣泛用于測(cè)定油脂、油漆、塑料、食品、藥物、化妝品、膠沾品等各種流體的粘度。

歷史由美國(guó)Brookfield家族開創(chuàng)的旋轉(zhuǎn)粘度測(cè)量法，利用其獨(dú)特的轉(zhuǎn)子與流體之間產(chǎn)生的剪切和阻力之間的關(guān)系而得出的全新的粘度值，開創(chuàng)了動(dòng)力粘度的測(cè)量先河。Brookfield家族以自己家族的名字為品牌設(shè)計(jì)了世界上第一臺(tái)動(dòng)力粘度測(cè)量?jī)x，也就是旋轉(zhuǎn)粘度測(cè)量?jī)x，也就是今天的布氏粘度計(jì)。而布氏也正是Brookfield家族的名稱簡(jiǎn)寫。

從開始的表盤式粘度計(jì)開始，旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)經(jīng)歷了75年的改造升級(jí)，其性能越來(lái)越好，之后逐漸出現(xiàn)的數(shù)顯粘度計(jì)DV-I，DV-II，DV-III更是在粘度測(cè)量上創(chuàng)造了很大的進(jìn)步。使得粘度測(cè)量不僅僅是單純的測(cè)量粘度，更得測(cè)出流體的其他性質(zhì)，比如觸變等。

后來(lái)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，為我國(guó)的聚合物工業(yè)發(fā)展起到了很大的作用。

轉(zhuǎn)筒式粘度計(jì)這種粘度計(jì)顧名思義外部為一平底圓筒，同軸的中心有一個(gè)圓柱體。在圓筒和狹縫間有兩個(gè)互相平行 表面所構(gòu)成的狹縫，聚合物液體就位于此狹縫中。通過(guò)無(wú)級(jí)調(diào)速器的帶動(dòng)來(lái)使圓筒作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圓柱懸掛于一個(gè)測(cè)力裝置上，并且通過(guò)彈簧與之相連。當(dāng)圓筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，狹縫中的聚合物液體因受到剪切作用而發(fā)生流動(dòng)，因?yàn)轶w液存在粘滯性從而帶動(dòng)圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)，直到圓柱的轉(zhuǎn)矩與彈簧力相平衡而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)候圓筒旋轉(zhuǎn)了一定的角度θ。平衡時(shí)，液體的剪切作用也到達(dá)了穩(wěn)定狀態(tài)，再通過(guò)圓柱的轉(zhuǎn)矩和圓筒的轉(zhuǎn)速便可以通過(guò)公式計(jì)算環(huán)縫中各位置上的剪切力和剪切速率1。

椎-板粘度計(jì)椎-板粘度計(jì)由一上部的圓錐體和一個(gè)在下不部的圓板組成，圓錐和圓板的中心都在同一條軸線上，圓錐的頂部與原板想接觸，圓錐和圓板都是可轉(zhuǎn)動(dòng)的部分，和轉(zhuǎn)筒粘度計(jì)稍不同的是，聚合物熔體處于圓錐和圓板構(gòu)成的夾角為θ的狹縫中，轉(zhuǎn)動(dòng)圓板，由于液體的粘滯性，將帶動(dòng)圓錐轉(zhuǎn)動(dòng)，在剪切平衡的條件下，圓錐在轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后停止旋轉(zhuǎn)。

落球式粘度計(jì)落球式粘度計(jì)也是測(cè)定聚合物粘度的一種方法，但是很少用來(lái)測(cè)定熔體的粘度，它的局限性在于不容易得到剪切力和剪切速率等基本數(shù)據(jù)。在球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，液體中各部分Υ的數(shù)值并不均勻，數(shù)據(jù)處理也較為困難。因此對(duì)于非牛頓流體難以做全面的分析，僅適用于牛頓流體，可以估計(jì)球附近的最大剪切速率，為3v/2R （v為球下降的速度。R為球的半徑）。測(cè)定時(shí)體液中的剪切速率通常為0.01每秒以下，聚合物熔體在這樣的速率下一般可以認(rèn)為是牛頓液體。