流變儀包括旋轉流變儀、毛細管流變儀、轉矩流變儀、界面流變儀,下面對這四種流變儀的工作原理分別闡述:
1.旋轉流變儀
有兩種,控制應力型和控制應變型
A、控制應力型
使用多,如PhysicaMCR系列、TA的AR系列、Haake、Malven,都是這一類(lèi)型的流變儀;其中Physica的馬達屬于同步直流馬達,這種馬達相對響應速度快,控制應變能力強;其他廠(chǎng)家使用的屬于托杯馬達,托杯馬達屬于異步交流馬達,這種馬達響應速度相對較慢。
這一類(lèi)型的流變儀,采用馬達帶動(dòng)夾具給樣品施加應力,同時(shí)用光學(xué)解碼器測量產(chǎn)生的應變或轉速。
B、控制應變型
目前只有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(guò)夾具給樣品施加應變,樣品上部通過(guò)夾具連接倒扭矩傳感器上,測量產(chǎn)生的應力;這種流變儀只能做單純的控制應變實(shí)驗,原因是扭矩傳感器在測量扭矩時(shí)產(chǎn)生形變,需要一個(gè)再平衡的時(shí)間,因此反應時(shí)間就比較慢,這樣就無(wú)法通過(guò)回饋循環(huán)來(lái)控制應力。
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北加熱熔融,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(cháng)度的0.25~40mm),溫度穩定后,料桶上部的料桿在驅動(dòng)馬達的帶動(dòng)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(lái)。在擠出的過(guò)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(xué)模型,從而計算出在不同剪切速率下熔體的剪切粘度。
3.轉矩流變儀
實(shí)際上是在實(shí)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(guò)程中的一些參數,這種設備相當于聚合物加工的小型實(shí)驗設備,與材料的實(shí)際加工過(guò)程更為接近,主要用于與實(shí)際生產(chǎn)接近的研究領(lǐng)域。
4.界面流變儀
目前這種流變儀有振蕩液滴、振蕩剪切等幾種原理;是流變測試中難以準確實(shí)現的一個(gè)領(lǐng)域;還沒(méi)有一種特別好而又通用的方法。
流變儀未來(lái)的發(fā)展趨勢預測:
1)樣品量更小
2)恒溫速度更快
3)更容易清潔
4)傳感器無(wú)彈簧(不會(huì )發(fā)生往復運動(dòng),沒(méi)有支座、轉軸和彈簧等消耗品)
5)用戶(hù)可以自己校正
6)即時(shí)響應不滯后
7)電動(dòng)升降
8)智能化自動(dòng)化更高