流变仪的工作原理

流变仪的工作原理
1.旋转流变仪：有两种，控制应力型和控制应变型
A：控制应力型:使用最多，如Physica MCR系列、TA的AR系列、Haake、Malven，都是这一类型的流变仪；其中Physica的马达属于同步直流马达，这种马达相对响应速度快，控制应变能力强；其他厂家使用的属于托杯马达，托杯马达属于异步交流马达，这种马达响应速度相对较慢。

这一类型的流变仪，采用马达带动夹具给样品施加应力，同时用光学解码器测量产生的应变或转速。

B：控制应变型：目前只有ARES属于单纯的控制应变型流变仪，这种流变仪直流马达安装在底部，通过夹具给样品施加应变，样品上部通过夹具连接倒扭矩传感器上，测量产生的应力；这种流变仪只能做单纯的控制应变实验，原因是扭矩传感器在测量扭矩时产生形变，需要一个再平衡的时间，因此反应时间就比较慢，这样就无法通过回馈循环来控制应力。

2.毛细管流变仪
毛细管流变仪主要用于高聚物材料熔体流变性能的测试；工作原理是，物料在电加热的料桶里北加热熔融，料桶的下部安装有一定规格的毛细管口模（有不同直径0.25～2mm和不同长度的0.25～40mm），温度稳定后，料桶上部的料杆在驱动马达的带动下以一定的速度或以一定规律变化的速度把物料从毛细管口模种挤出来。

在挤出的过程中，可以测量出毛细管口模入口出的压力，在结合已知的速度参数、口模和料桶参数、以及流变学模型，从而计算出在不同剪切速率下熔体的剪切粘度。

3.转矩流变仪
实际上是在实验型挤出机的基础上，配合毛细管、密炼室、单双螺杆、吹膜等不同模块，模拟高聚物材料在加工过程中的一些参数，这种设备相当于聚合物加工的小型实验设备，与材料的实际加工过程更为接近，主要用于与实际生产接近的研究领域。

4.界面流变仪：目前这种流变仪有振荡液滴、振荡剪切等几种原理；是流变测试中最难以准确实现的一个领域；还没有一种特别好而又通用的方法。

美国Brookfield公司正式向中国推出R/S Plus系列流变仪
美国Brookfield工程实验室（有限公司）是全球首屈一指的粘度测定/流变学研究仪器的专业厂家，70多年来，始终致力于在流体流变学领域研制简单易用的，功能多样的，产品系列齐全的粘度计/流变仪产品，Brookfield的表盘式粘度计（VT），数字式粘度计（DV-E、DV－I+、DV-II+Pro、DV-III_ULTRA）包含4种不同型号（LV，RV，HA，HB）近二十个产品系列，成为全球最畅销的粘度测定仪器，产品覆盖面达到70%以上，并成为一些粘度计生产厂家争相模仿的对象。

最近，Brookfield公司正式向中国推出R/S Plus系列流变仪：R/S-CPS流变仪、R/S-SST软固体测试流变仪、R/S-CC同轴圆柱体流变仪等系列产品，连同LFRA和QTS-25系列质构分析仪一道，使得Brookfield的产品门类更加齐全，产品种类数量达到了40种以上。

R/S Plus系列流变仪主要应用在聚合物（热固性、热塑性、弹性体）、黏合剂、涂料（油墨、
粉末）、食品（面团、凝胶、分散液）、个人化妆品（面霜、凝胶、分散液）、陶瓷（浆料）、油脂、油品、润滑剂油品等物料生产和加工行业中的流变特性研究和质量控制，研究范围涵盖了从水到复合材料，使材料的微观结构信息与产品加工过程紧密联系在一起。

原产地：美国BROOKFIELD
技术参数：粘度范围转速范围
R/S-CC：1－30McP，0.01－1000RPM
R/S-CPS：锥/板：20-3.2McP，板/板：20-9.9McP，0.01－1000RPM
R/S-SST：6－109.2KPa（剪切应力范围），0.01－1000RPM
下面介绍其中的R/S-CPS流变仪，与国外同类产品相比较，R/S-CPS流变仪至少在以下几点具有明显的先进性和技术优势：
1. RS-CPS 是采用高科技圆筒同心軸旋转技术动态控制和测量剪切率(CSR - Controlled Shear Rate) 及旋转轴控制和感应切变应力(CSS - Controlled Shear Stress)系统。

2. 采用应力控制模式, 可进行蠕变测试, 屈服应力测试, 有较多功能拓展空间。

3. 较宽的扭矩范围, 控制精确度高, 保证所得数据准确可靠。

4. 实时读取、保存、输出和分析所需数据。

5. 可采用多种形式控制样品温度：恒温水浴、内置式Peltier加热装置或电子加热器。

温度控制准确，且可以使用RHEO2000软件系统自动控制温度和温度梯度，便于进行温度流变特性研究。

6. 可以同时使用多种几何结构的转子：同轴圆柱体、锥／板或板／板、桨式转子，可适用于大多数场合下进行粘度、流动曲线分析、屈服应力和应变、模量、蠕变、触变性和剪切后回复状态的多方面的测量和研究。

7. 具有坚固的设计，可以长期无故障的使用。

快速的转子连接和容易清洗的表面可以为用户节省大量的时间和金钱。

其中，R/S-CPS的主要技术指标：
1 R/S-CPS流变仪特点：
1.1 既能进行控制应力测试，又能进行控制应变测试；
1.2 可以单机操作进行快速单点粘度测试，或者采用面板上的程序进行控制。

1.3 提供锥/板系统，还可以使用板/板系统，测试含较大颗粒样品的流变曲线；
1.4 强大流变性能表征工具，包括RAMP，回环，单点测试；
1.5 可恒定剪切速率测试，也可测试不同剪切速率下的粘度曲线；
1.6 可得粘度~温度，粘度~剪切率，粘度~剪切力，粘度~时间，剪切力~形变曲线等，得到不用实验的曲线叠加比较；
1.7 宽范围的剪切率，剪切力和扭矩；
1.8 灵活的流动分析和屈服测试。

1.9 可以进行连续样品的流动行为测试，包括剪切后的回复状态。

1.10 QC模式可以设定测试的边界，样品是否合格一目了然。

2 主机特性：采用高科技同筒同心轴旋转技术测量动态变化的转轴，控制剪切率（CSR-Controlled Shear Rate）及控制剪切应力（CSS-Controlled Shear Stress）。

2.1 可单机操作，联机操作，配置RS232打印口，方便生成实验报告并打印；
2.2 结构坚固耐用，几乎没有维护需求，易于更换和清洗；
2.3 友好界面方便初学者使用；
2.4 扭矩范围: 0.05－50mNm，解析度0.01mNm/0.8mrad，准确度：±1%（全量程）；
2.5 恒温速度快，可自动完成测试过程。

3 锥/板（Cone/Plate）,板/板(Plate/Plate)测量系统：
3.1 方便拆卸,易于清洗和维护；
3.2 所需样品量小，0.08ml至4ml；
3.3 非常宽的剪切范围，剪切应力：0-16297Pa，剪切率：0.01－1000RPM, 0－6000 s-1；
3.4 粘度范围：1-9.9MmPas
4 专业流变程序编制,数据采集和分析软件Rheo2000：
4.1 通过软件程控和数据分析增强R/S流变仪功能；
4.2 实现对R/S流变仪程控，和对剪切应力和剪切率的控制。

4.3 利用多个步骤的测试程序可以将数据保存下来，以及计算粘度的平均值、触变性和屈服应力。

4.4 可以对用户在进行质量控制时设定的参数指标进行自动分析。

4.5 能够用以下数学模型处理各种数据: NEWTON, OSTW ALD, BINGHAM, STEIGER-ORY, CASSON, HERSCHEL –BULKLEY；
4.6 可以绘出各种流动曲线和屈服应力图等；
4.7 得到的数据有: 剪切力, 剪切速率, 时间, 粘度, 温度, 剪切模量, 柔量, 形变量, 角位移, 转动速度等；
4.8 设定并自动生成实验报告，数据输出功能，便于数据管理；
4.9 控制恒温水浴升温，达到设定要求。

由于R/S Plus系列流变仪使用同样的主机，因而R/S-CC、R/S-SST在性能上与R/S-CPS没有太大区别，但由于使用的转子不同，所以在测量的物料种类上存在一些差别（如果有需要我们还可以将三种流变仪整合为一台仪器使用，同时拥有三种流变仪的功能）。

R/S-CC同轴圆柱体流变仪
1. 同轴圆柱体转子/样品杯的几何形状可以精确的控制剪切速率，可以测试QC的单点绝对粘度或进行完全的流变分析。

2. 所需样品量少，测试时容易控制温度。

3. 单机操作允许在生产现场使用。

4. 通过电脑控制可以在R&D或者QC部门实验室进行快速的测试分析。

R/S-SST软固体测试流变仪
1. 利用桨式转子，可以很容易的对悬浮体、浆状体和刚性的膏体等难测量的样品进行测量。

2. 可提供与物质粘弹性有关的数据例如屈服盈利、剪切模量（在未被破坏前的物体结构的原始刚度）和蠕变性。

3. 可以量化物体的某些有意义的性能如波动性、流质性、稠度和结构等。

4. 桨式转子在插入时不会损坏样品的结构。

5. 也可以配用同轴圆柱体转子，绘出液体的流变曲线。