Introdução
A taxa de cisalhamento de interesse para medições reológicas depende da aplicação. Em um processo rápido como a pulverização, em que o material é rapidamente empurrado por um orifício, estão envolvidas altas taxas de cisalhamento de até 100.000 s-1. Por outro lado, a extrusão de um polímero, que tem viscosidade muito maior, é feita em velocidades significativamente mais baixas, geralmente mais de 1.000 vezes menores. Taxas de cisalhamento ainda mais baixas são usadas para descrever processos muito lentos, como o nivelamento.
Versões do reômetro
A escolha do reômetro depende da taxa de cisalhamento necessária. Embora o Kinexus, como um reômetro rotacional, seja o instrumento preferido para medir na faixa de baixa taxa de cisalhamento, pode-se trabalhar com um reômetro capilar Rosand para atingir altas taxas de cisalhamento de até 1.000.000 s-1.
A seguir, a curva de viscosidade de um material de polipropileno é obtida ao longo de quase 7 décadas. Para isso, são usados um reômetro rotacional NETZSCH Kinexus e um reômetro capilar NETZSCH Rosand (veja as condições de medição na tabela 1).
Tabela 1: Condições de medição
| Instrumento | Kinexus |
|---|---|
| Amostra | Polipropileno |
| Geometria | placa, diâmetro: 25 mm |
| Temperatura: 190°C | 190°C |
| Espaço de medição | 1 mm |
| Frequência | 10-3 a 10 Hz |
| Tensão de cisalhamento | 1.000 Pa |
| Instrumento | Rosand |
|---|---|
| Temperatura | 190°C |
| Matriz capilar | Diâmetro: 1 mm e 0,5 mm, comprimento: 16 mm |
| Matriz zero | Diâmetro: 1 mm e 0,5 mm, comprimento: 0,25 mm |
| Lado capilar do transdutor de pressão | 10.000 Psi (689,5 bar) |
| Lado zero do transdutor de pressão | 1.500 Psi (103,4 bar) |
Observações sobre as condições de medição
- Kinexus Reômetro rotacional
Foi realizada uma varredura de frequência, e não, como se poderia pensar, uma medição de rotação. Aqui, foi usada a regra de Cox-Merz que estipula que, para polímeros não preenchidos, a viscosidade de cisalhamento complexa versus a frequência fornece os mesmos valores que a viscosidade de cisalhamento versus a taxa de cisalhamento. As medições de oscilação têm a vantagem, em relação às medições de rotação, de que o material é medido em repouso. Assim, o polímero não está sujeito a forças centrífugas e não sairá da fenda, como pode acontecer durante as medições rotacionais em altas taxas de cisalhamento. Você encontrará mais informações sobre esse tópico nas Notas de Aplicação 236 e 243 [1, 2]. - Reômetro capilar Rosand
A matriz de 1 mm de diâmetro foi usada para obter taxas de cisalhamento de até 10.000 s-1, enquanto taxas de cisalhamento mais altas foram alcançadas com a matriz de 0,5 mm de diâmetro.
Resultados da medição
A Figura 1 mostra a curva de viscosidade composta do polipropileno medida nos reômetros rotacional e capilar. Na faixa de baixa taxa de cisalhamento, o material apresenta um comportamento newtoniano: A viscosidade de cisalhamento não depende da taxa de cisalhamento. Nesse patamar de cisalhamento zero, a viscosidade de cisalhamento é de 4.400 Pa-s.
Para taxas de cisalhamento mais altas, o polímero é diluído por cisalhamento: Sua viscosidade de cisalhamento diminui com o aumento das taxas de cisalhamento. Nessa faixa, a EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão de cisalhamento aplicada é alta o suficiente para desemaranhar as cadeias do polímero. Elas podem deslizar umas contra as outras, facilitando o fluxo e explicando a diminuição da viscosidade de cisalhamento.
Conclusão
Com essa combinação exclusiva de medições de reômetro rotacional e capilar oferecida pelo NETZSCH, é possível obter faixas de taxa de cisalhamento muito amplas. Isso é importante, por exemplo, para polímeros, pois seu comportamento depende muito da taxa de cisalhamento a que são submetidos.