旋转流变仪的工作原理和应用范围
工作原理
旋转流变仪是研究测量材料流变学特性的仪器之一，采用对样品施加强制稳态速率载荷、稳态应力载荷、动态正弦周期应变载荷或动态正弦周期应力载荷的方式，观测样品对所施加载荷的响应数据；通过测量剪切速率、剪切应力、振荡频率、应力应变振幅等流变数据，计算样品的黏度、储能模量、损耗模量、Tanδ等流变学参数。是材料领域应用广泛的流变测量仪器，可以研究从低黏度流体到高强度固体样品的流动和变形特性。
旋转流变仪根据其等级大致可以划分为两种，一种是以机械轴承马达为核心测量结构的低等级旋转流变仪，基本要求是可以进行连续的转速控制，一般只具有稳态测量功能，可以测量黏度η、流动曲线、屈服应力、触变性等流变学特性，但测量范围比较小。
另一种是以空气轴承马达为核心测量结构的高等级旋转流变仪，基本要求是可以进行连续的转速控制、可以产生正弦波应变或应力，具有稳态测量、动态测量、瞬态测量功能，可以测量黏度、流动曲线、屈服应力、触变性、复数模量G*、储能模量G'、损耗模量G"、Tanδ、应力松弛、蠕变等流变学特性，测量范围比较宽。
1）旋转流变仪测量系统与样品接触，并施加载荷，并在稳态或动态模式下测量扭矩，用夹具系数将物理量（扭矩、转速）转化为流变学的参数（剪切速率、剪切应力、储能模量、损耗模量、Tanδ），常用测量系统有：
a.平行板
b.同心圆筒
c.锥/平板
d.固体扭摆夹具
e.熔体拉伸夹具
2）旋转流变仪的控温系统
旋转流变仪具有多种控温系统可选，等级越高的流变仪可选的控温系统越多，温度范围越宽；低等级旋转流变仪一般使用液体循环器作为控温设备，高等级旋转流变仪一般可选半导体控温、电加热控温、对流辐射炉控温等，一般适用范围大致如下：
半导体控温（Peltier）：一般在200℃以下，是使用广泛、方便的控温方式；
电加热控温：一般在400℃以下，应用于聚合物熔体等材料的测试；
对流辐射控温炉：一般可达到600℃，低温可达-150℃左右，特殊的可达1000℃，主要应用于高温熔体、固体、玻璃熔体、低温合金熔体等材料；
3)流变仪测量的边界条件有以下几个方面
1.流动必须是层流
2.测试过程必须是稳态流动
3.样品与转子之间没有滑移
4.样品是均匀的
应用范围
材料
工艺/产品
相应流变特性
聚合物-热塑性
可加工性和产品性能
粘度、剪切变稀、弹性、柔量法向力
结构（分子量、分子分布）
弹性、粘度特性、零剪切粘度
支化、填料、流动特性的影响
零剪切粘度变化、弹性、柔量粘弹性能比较
研磨材料
原材料检测（零剪切粘度、弹性模量、损耗模量、柔量）
聚合物-热固性
低粘度
粘度曲线中的最小值
凝胶时间（时间/温度）
弹性模量和损耗模量的交叉点
硫化曲线/固化动力学
模量曲线与温度或时间的关系
交联密度
平台模量
聚合物-弹性体
交联密度
平台模量或复粘度曲线
填料的影响
粘弹性的比较
共混效果
材料的应变依存性（线形粘弹性的区域大小）
轮胎橡胶
弹性模量、损耗模量、损耗因子
粘合剂
粘合和撕裂特性
弹性模量、损耗模量的频率依存性
压敏胶特性
平台模量的范围
涂料
涂装性
粘度、剪切变稀、屈服应力
垂挂性-涂刷、喷工艺
弹性、结构回复
流平性-涂刷
弹性、结构回复
掩缝性-涂刷
弹性曲线、弹性、结构回复
悬挂性
法向力、弹性
涂料-油墨
稳定性、储存期
材料的时间依存性（线形粘弹性区域的大小）、蠕变
流动性
特定温度下的粘度
涂料-粉末
流动性
特定温度下的粘度
食品-面团、凝胶、分散液（悬乳液、乳液）
稳定性、储存期
材料的时间依存性（线形粘弹性区域的大小）、蠕变
相分离
结构随时间的变化
凝胶
结构性的增加、弹性
产品性能一致性
粘度和粘弹特性
在加压情况下的流动与分散
粘度、剪切变稀
个人护理产品-面霜、凝胶、分散液（悬乳液、乳液）
稳定性、储存期
材料的时间依存性（线形粘弹性区域的大小）、蠕变
相分离
结构随时间的变化
凝胶
结构性的增加、弹性
产品性能一致性
粘度和粘弹特性
在加压情况下的流动与分散
粘度、剪切变稀
陶瓷-浆料
稳定性、储存期
材料的时间依存性（线形粘弹性区域的大小）、蠕变
流动性铸造流动性能
特定温度下的粘度
粘度、屈服应力、结构变化
油品、油脂、润滑剂油品
倾倒性
特定温度下的粘度
改性剂的效果
粘度、屈服应力、结构变化
原油中石蜡的分析
特定温度下的粘度
油脂、润滑剂：组分、结构
结构和粘度的变化
润滑剂的混合
粘度曲线、屈服应力、柔量、结构变化
总的来说，使用旋转流变仪，研究范围涵盖了从水到复合材料，能将微观结构信息与加工过程紧密联系在一起。
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