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旋轉(zhuǎn)黏度計與旋轉(zhuǎn)流變儀測黏度有什么差異
2020-7-3 閱讀(2316)
總是被問到“旋轉(zhuǎn)黏度計與旋轉(zhuǎn)流變儀測黏度有什么差異”這個問題，那今天就索性就來聊聊這個話題。旋轉(zhuǎn)黏度計及其測量轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)流變儀及其測量夾具系統(tǒng)通常如下圖所示。
從上圖右圖可以看出，旋轉(zhuǎn)流變儀常用的測量夾具系統(tǒng)分別為錐板、平行板和同心圓筒，其每一種測量系統(tǒng)均有明確的幾何和尺寸，其測量場可以精確量化；測量黏度用到的剪切速率和剪切應力均可由儀器控制和量測的角速率和扭矩精確換算得到。也就是說，在旋轉(zhuǎn)流變儀上測量黏度時，測量條件參數(shù)非常明確，且測量黏度用到的剪切應力和剪切速率均可精確控制和測量。
從上圖左圖可以看出，旋轉(zhuǎn)黏度計的轉(zhuǎn)子雖然也有著精確的形狀和尺寸，但與其配套使用的外杯通常并沒有嚴格的限制，這使得旋轉(zhuǎn)黏度計的測量場不能準確量化，因此，使用黏度計測量黏度時，并沒有像旋轉(zhuǎn)流變儀那樣明確的剪切速率和剪切應力概念，而是直接使用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和扭矩使用如下方程計算黏度。
黏度 = (扭矩/轉(zhuǎn)速) * 轉(zhuǎn)子因數(shù)
其中轉(zhuǎn)子因數(shù)通常是通過測量標準物質(zhì)如標準油標定得到的?？梢钥闯觯D(zhuǎn)黏度計在測量黏度時存在如下問題：
1）沒有明確的剪切速率概念，測試參數(shù)轉(zhuǎn)速與剪切速率雖然成正相關(guān)，但不太容易換算到剪切速率；
2）轉(zhuǎn)子因數(shù)確定需要通過標準物質(zhì)標定，這使得旋轉(zhuǎn)黏度計的準確度還依賴于用于標定的標準物質(zhì)。
若測試的樣品為牛頓流體，由于其黏度不依賴于剪切速率，使用黏度計理論上是可以測量準確的。但若樣品是非牛頓流體，由于其黏度依賴于剪切速率，這種情況下使用黏度計測量得到的結(jié)果會由于沒有明確的剪切速率對應而使得其不太好用于實際應用場合的性能評估而實用價值不大。
有不少讀者可能會有這樣的疑惑“相同轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)黏度計與旋轉(zhuǎn)流變儀的測量非牛頓流體的結(jié)果有可比性嗎？”，答案是沒有可比性。
在旋轉(zhuǎn)黏度計上，即使轉(zhuǎn)子固定，給定的轉(zhuǎn)速也很難換算出對應的剪切速率，而非牛頓流體的黏度是依賴于剪切速率的。而在旋轉(zhuǎn)流變儀上，即使轉(zhuǎn)速相同，但若測量夾具不同或測量夾具的幾何因子不同，同一轉(zhuǎn)速換算得到的剪切速率也是不同的，從而使得依賴于剪切速率的黏度并不會因為僅僅是轉(zhuǎn)速相同就可以一致了。
需要說明的是，近年來一些高級旋轉(zhuǎn)黏度計也引入了與旋轉(zhuǎn)流變儀相同的測量夾具系統(tǒng)，從而可以給出明確的剪切速率和剪切應力，使得其測量結(jié)果在與旋轉(zhuǎn)流變儀基本一致；但其測量僅限于黏度測量，而不能像旋轉(zhuǎn)流變儀測量動態(tài)模量、松弛模量和蠕變?nèi)崃康?，其功能與旋轉(zhuǎn)流變儀仍存在較大差距……
