黏度計(jì)與流變儀有什么區(qū)別？

圖1：測(cè)試過(guò)程中的剪切速率范圍

    以上所有均可用流變儀模擬；

圖中畫框部分顯示的是黏度計(jì)

所能達(dá)到的較窄的剪切速率范圍

流變儀:

用于精確測(cè)量的精密技術(shù)

黏度計(jì)可以對(duì)牛頓材料(黏度與剪切速率無(wú)關(guān)的材料)進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)量，而流變儀可以對(duì)牛頓和非牛頓材料的流動(dòng)與變形進(jìn)行深入分析。黏度計(jì)和流變儀性能差異顯著的主要原因在于儀器的機(jī)械結(jié)構(gòu)。在操作上，黏度計(jì)使用機(jī)械軸承，這限制了儀器速度和扭矩能力，因此只能在非常狹窄的范圍內(nèi)測(cè)量材料。相比之下，流變儀使用電機(jī)和低摩擦軸承，可提供的形變控制與扭矩靈敏度。例如，Discovery HR混合型流變儀使用磁懸浮軸承，進(jìn)一步減少摩擦，提高了低扭矩測(cè)量靈敏度。這樣，即使在非常低的剪切力條件下，例如涂料涂抹后的流平或懸浮液中的沉淀，也能進(jìn)行精確的流動(dòng)性行為測(cè)量。

流變儀測(cè)量的不僅僅是黏度。雖然流變儀測(cè)量的是黏度(材料的流動(dòng)方式)，但它同時(shí)可以測(cè)黏彈性，這是乳液、分散體、聚合物、凝膠、糊狀物等復(fù)雜流體的一個(gè)關(guān)鍵屬性，但卻經(jīng)常被忽視。黏彈性數(shù)據(jù)說(shuō)明在材料結(jié)構(gòu)被破壞或造成不可恢復(fù)的損害之前，材料可以發(fā)生多大的變形、彎曲或回彈。

流變儀對(duì)哪些材料有優(yōu)勢(shì)？

測(cè)量液體時(shí)，一個(gè)關(guān)鍵的考慮因素是，液體是牛頓流體還是非牛頓流體。

牛頓流體具有恒定的黏度，與施加的剪切速率無(wú)關(guān)，例如水和蜂蜜。在不同的剪切速率下測(cè)量黏度，可以外推出高剪切速率或低剪切速率下的黏度，在這種情況下，黏度計(jì)不太可能會(huì)提供所需的結(jié)果。

非牛頓流體的黏度變化取決于所施加的剪切速率：如果不說(shuō)明剪切速率，就無(wú)法準(zhǔn)確描述非牛頓流體的黏度。大多數(shù)人造材料都是非牛頓流體，包括化妝品、藥物配方、涂料、潤(rùn)滑劑與食品。事實(shí)上，它們的非牛頓特性是一種理想特性。例如，乳液和膏霜在分配或涂抹時(shí)，會(huì)隨著移動(dòng)速度的加快而降低黏度(剪切稀化行為)，這意味著它們流動(dòng)性好，可以加工，不過(guò)，它們?cè)诘土魉傧碌母唣ざ扔兄谔岣咂浞€(wěn)定性。剪切稀化行為是一件好事，這意味著材料在靜止時(shí)不會(huì)移動(dòng)，當(dāng)我們希望或需要它們移動(dòng)時(shí)，它們就會(huì)很容易移動(dòng)。

流變儀應(yīng)用案例：

化妝品膏劑

面霜、防曬霜、睫毛膏或洗發(fā)水等化妝品都是放在架子上的罐子里，每天只使用一到兩次。從流變學(xué)的角度來(lái)看，這些材料大部分時(shí)間都處于“靜止”狀態(tài)，因?yàn)闆](méi)有施加外力或剪切力，如圖2所示。當(dāng)施加剪切力時(shí)，無(wú)論是通過(guò)運(yùn)輸過(guò)程中的攪拌、工廠中的加工，還是消費(fèi)者施加的剪切力，樣品都會(huì)開(kāi)始移動(dòng)，黏度也會(huì)發(fā)生變化。

不同的剪切速率導(dǎo)致的不同黏度值會(huì)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生很大影響：

圖2：面霜的數(shù)據(jù)顯示了

黏度受剪切速率的影響

流變儀能識(shí)別其所有行為，而黏度計(jì)

只能顯示中心部分

流變儀應(yīng)用案例：

優(yōu)化用于高速涂布的液體乳液黏合劑

在另一個(gè)例子中，我們使用TA儀器的流變儀，調(diào)查了一款液體乳液黏合劑配方(設(shè)計(jì)用于高速涂層)與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比性能明顯不足的原因。這種性能不足導(dǎo)致了金屬基材出現(xiàn)空洞，增加了黏合劑失效的可能(如圖3a)。

雖然黏度計(jì)能夠顯示出樣品之間的黏度差異，但卻無(wú)法獲得高剪切率和低剪切率數(shù)據(jù)。只有在使用流變儀后，才發(fā)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的零剪切黏度高出測(cè)試產(chǎn)品配方8倍。這就是關(guān)鍵所在：更高的零剪切黏度，使競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品在沉積后不會(huì)流動(dòng)，而是保持在原位。

圖3：(a) 圖為

配方1和競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品之間的行為差異；

(b) 圖為競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品、配方1和配方2的

剪切速率與黏度數(shù)據(jù)

流動(dòng)模式下的其他流變功能

除了流變儀在獲得各種剪切速率方面的明顯優(yōu)勢(shì)外，用戶還可以使用加熱或冷卻的帕爾帖板系統(tǒng)，在各種溫度(-40℃至200℃)范圍內(nèi)精確測(cè)量黏度。而黏度計(jì)則很難做到這一點(diǎn)，因?yàn)樾枰罅繕悠罚液芸赡艹霈F(xiàn)加熱不均勻的情況。

在一定溫度范圍內(nèi)，對(duì)于油、塑料、樹(shù)脂或潤(rùn)滑脂等材料，研究黏度的能力至關(guān)重要，因?yàn)樗梢阅M工業(yè)高溫環(huán)境下的行為，或呈現(xiàn)出材料的玻璃化轉(zhuǎn)變。特別值得一提的是，Discovery HR系列混合型流變儀采用了Smart Swarp™技術(shù)，可以方便地使用一系列條件和附件來(lái)模擬樣品的使用條件。

Discovery HR混合型流變儀

面向?qū)嶒?yàn)室的功能強(qiáng)大的流變儀

Discovery HR系列混合型流變儀是TA儀器的明星產(chǎn)品之一，具有高靈敏度、簡(jiǎn)單易用、功能多樣等特點(diǎn)，可滿足嚴(yán)苛的應(yīng)用需求，且不需要用戶接受大量培訓(xùn)即可熟練操作。

Discovery Core流變儀

集合廣泛測(cè)量與簡(jiǎn)化操作的經(jīng)濟(jì)型流變儀

Discovery Core流變儀是目前業(yè)內(nèi)將廣泛的黏度和黏彈性測(cè)量與簡(jiǎn)化的易用性相結(jié)合的系統(tǒng)。全新的RheoGuide™用戶界面可直接通過(guò)觸摸屏進(jìn)行完整操作，每一步均附有指示、說(shuō)明和驗(yàn)證。無(wú)論您是流變學(xué)新手，還是要升級(jí)質(zhì)量控制測(cè)試或擴(kuò)展能力以滿足不斷增長(zhǎng)的需求，Discovery Core流變儀均可幫助您的實(shí)驗(yàn)室深入了解材料的行為并實(shí)現(xiàn)您的目標(biāo)。