Введение
Разнообразие геометрий измерений, доступных с помощью ротационного реометра Kinexus, позволяет проводить реологическую характеристику широкого спектра материалов в различных областях применения. Некоторые области применения требуют объемов small, например, в фармацевтической промышленности, где материалы часто бывают дорогими и испытываются в ограниченных количествах. Ограниченный объем образцов может быть связан с приложениями, требующими высоких скоростей сдвига, например, для распыления.
Система Mooney Ewart
Система Mooney Ewart (рис. 1) - это специальная геометрия чашечного боба, используемая для задач, в которых сочетаются объемы образцов small и высокие скорости сдвига. Образец помещается в кольцевой зазор между двумя цилиндрами определенной геометрии. В то время как внешний цилиндр (чашка) неподвижен, соосный внутренний цилиндр (шарик) вращается с определенной скоростью. Зазор меньше, чем в других системах "чашка-боб". Это дает два преимущества:
- Можно достичь более высоких скоростей сдвига
- Требуется меньший объем образца
Условия измерения
Далее сравниваются измерения, выполненные с помощью конуса и пластины, а также с помощью системы Mooney Ewart. В качестве материала использовалось силиконовое масло с известной вязкостью.
Таблица 1: Параметры измерений
| Геометрия | CP1/40 (конус/пластина, конус: 1°, Ø: 4 мм) | Муни Эварт: 0.5 к 1 мл |
| Температура | 25°C | |
| Скорость сдвига | от 1 до 10 000 с-1 | |
Результаты измерений
На рис. 2 показаны кривые вязкости при сдвиге, полученные в результате двух измерений, в сравнении с ожидаемой кривой силиконового масла. В диапазоне скоростей сдвига до 1 000 с-1 оба измерения дают одинаковые значения сдвиговой вязкости (разница между измеренным и заданным значением менее 2%).
После этого кривая вязкости при сдвиге, полученная при геометрии конус/пластина, показывает, что происходит сдвиговое утончение. Это связано с повышением температуры образца в результате сдвигового нагрева. Напротив, кривая, полученная с помощью системы Муни-Эварта, отражает ожидаемое ньютоновское поведение образца. Начиная с 6 300 с-1, ламинарное течение становится неустойчивым из-за центробежных сил, что приводит к появлению вторичного потока (вихрь Тейлора). Это приводит к очевидному увеличению сдвиговой вязкости.
Сравнение кривых сдвиговой вязкости, зарегистрированных с помощью двух геометрий, демонстрирует расширение диапазона скоростей сдвига, достигаемых с помощью системы Эварта-Муни, по сравнению с геометрией конус/пластина.
Заключение
Реологические измерения в системе конус/пластина обычно ограничены определенным диапазоном скоростей сдвига из-за опустошения зазора при высоких скоростях сдвига. Для решения задач, связанных с более высокими скоростями сдвига, требуется другой метод, например, капиллярный реометр Розанда. Здесь возможны скорости сдвига до 1 000 000 с-1. Однако для этого требуется большее количество материала. Решением для расширения диапазона скоростей сдвига при малых объемах образца является работа с системой Эварта-Муни в ротационном реометре Kinexus.