旋转流变仪是一种用于测量物质在不同剪切应力下的流变性质的仪器。通过在不同的剪切应力下对样品进行旋转,可以测量材料的黏度、剪切模量、流变指数等流变性质,这对于了解材料的流动性、变形行为以及工艺性能至关重要,在众多行业具有重要应用价值,如食品、化妆品、涂料、胶粘剂等行业。
二、旋转流变仪检测的相关测量(一)常规测量单点粘度测量
在恒定温度下,流变仪对样品施加恒定的剪切速率/剪切应力,当样品达到稳态后,设备显示该实验条件下样品的粘度,或者考察样品在该实验条件下达到稳态所需要的时间(与旋转粘度计检测粘度的原理一致)。
流动斜坡实验
在恒定温度下,流变仪对样品施加一个线性变化的剪切速率/剪切应力,用于大致扫描样品粘度随剪切速率的变化趋势或检测样品的屈服应力。
流动梯度实验
在恒定温度下,流变仪对样品施加一个梯度变化的剪切速率/剪切应力,在每一个阶梯下仪器给样品足够的稳定时间,用以准确检测样品粘度随剪切应力或剪切速率的影响,或检测样品的屈服应力。
温度斜坡实验
在恒定剪切应力/剪切速率下,流变仪对样品施加一个线性变化的温度条件(1 - 5℃/min),用以研究样品粘度随温度变化的影响。
动态振幅扫描
在恒定温度下,流变仪对样品施加一个恒定频率的正弦波的应力/应变振幅扫描,振幅范围由小变大,直至破坏样品的弹性形变。通常被用于研究样品的线性粘弹区间(振幅区间),也可测量样品的屈服应力。
动态时间扫描
在恒定温度下,流变仪对样品施加一个恒定频率的小振幅(此振幅应在样品线性粘弹区)的正弦波应力/应变刺激,用以研究样品粘弹性随时间的变化,如样品交联时间、固化时间等。
动态频率扫描
在恒定温度下,流变仪对样品施加一个恒定小振幅的振荡,测量过程中振荡频率由低到高或由高到低,通常被用于研究高分子材料的松弛或同一系列产品的粘弹性差异。
动态温度斜坡实验
流变仪对样品施加一个恒定频率的小振幅的振荡,让温度随时间线性升高(1 - 5℃/min),用以检测样品粘弹性随温度的变化趋势,通常用于检测高分子材料的玻璃化转变温度(Tg)。
动态温度梯度实验
流变仪将样品温度梯度升高充分平衡后,对样品施加一个恒定频率的小振幅的振荡,实验所需时间长,但样品数据无温度滞后效应。通常被用于研究样品的时温等效,进而用于预判样品的长期稳定性。
应力松弛实验
在恒定温度下,流变仪瞬时对样品施加恒定的应变,并保持这一应变,持续检测样品反馈的应力随时间的变化。
蠕变实验
在恒定温度下,流变仪瞬时对样品施加恒定的应力,观测应变随时间的变化。
蠕变回复实验
在恒定温度下,流变仪瞬时撤销对样品施加的恒定的应力,观测应变随时间的变化。
高温旋转流变仪检测应该是在旋转流变仪检测的基础上,在高温环境下进行的检测。高温环境对于研究某些材料在特殊条件下的流变性质具有重要意义。例如在一些高分子材料、金属材料等的研究中:
对于高分子材料:高温可能会改变高分子的链段运动状态,通过高温旋转流变仪检测可以观察到高分子材料的玻璃化转变温度(Tg)附近以及高于Tg时的流变性质变化,如粘度、弹性模量等的变化,这有助于了解高分子材料在加工成型(如注塑、挤出等工艺,这些工艺往往伴随着高温过程)过程中的流动和变形行为,从而优化加工工艺参数。
对于金属材料:在高温下金属材料可能会发生软化等现象,高温旋转流变仪检测可以测量金属在高温下的流变特性,例如在金属的铸造、锻造等热加工过程中,了解金属的流动性等性质对于保证产品质量具有重要意义。不过,高温旋转流变仪在检测时可能需要特殊的设备构造来保证在高温环境下仪器的稳定性、准确性以及样品的正常测试条件(如防止样品在高温下的氧化等)。