Советы и рекомендации

Реология - как выбрать подходящую измерительную геометрию Select

Реометры позволяют измерять вязкость и вязкоупругость материала, применяя различные деформации сдвига.

Проще говоря, вязкость материала - это его сопротивление течению, а вязкоупругость может объяснить, как ведет себя материал - как жидкость ("вязкий") или как твердое тело ("упругий"). Эта информация может помочь ученым, занимающимся исследованиями и разработками, например, определить, можно ли вводить лекарство внутривенно или проглатывать пероральную дозу, и даже определить, будет ли его дисперсия стабильной в течение времени, чтобы избежать передозировки. Он также используется при контроле качества для оценки соответствия или несоответствия материала важным критериям эффективности.

Серия Kinexus

Реометры серии Kinexus являются лучшими в своем классе реометрами вращательного действия. Эти реометры оснащены специальным воздушным подшипником, что делает их невероятно чувствительными к различиям в материалах small. Их чувствительность к крутящему моменту даже выше, чем при падении ресницы на прибор! Что это означает на практике? Это позволяет легко измерять материалы в условиях "покоя". Таким образом, мы можем определить, будет ли продукция стабильной после того, как она пролежит в бутылке на полке, то есть срок ее годности.

Выбор геометрии

Геометрия измерений selection намеренно обширна. Это необходимо для того, чтобы вы могли подобрать измерительный инструмент, соответствующий типу теста, который вы хотите провести, и характеру вашего образца. Категории стандартных геометрий включают: системы пластин (параллельные пластины, конус и пластины) и системы цилиндров (чашки и бокалы).

Параллельные пластины

Эти простые наборы плоских верхних и нижних пластин изготавливаются из различных материалов, имеют различные диаметры и отделку поверхности и невероятно универсальны.

  • Размер - стандартный диаметр от 4 мм до 60 мм. Такой широкий диапазон размеров позволяет использовать различные вязкости. Геометрии smaller (<25 мм) подходят для образцов с высокой вязкостью (> 10 Па-с), а геометрии larger (>50 мм) - для материалов с низкой вязкостью (<0,1 Па-с).
  • Поверхность - может быть гладкой, шероховатой (пескоструйная обработка) или зубчатой. Возможны различные варианты отделки поверхности для работы с неподатливыми образцами! Эмульсии и суспензии, например, могут быть склонны к проскальзыванию. Это проявляется в виде понижения/падения вязкости при измерении скорости сдвига. Если вы наблюдаете резкое падение вязкости и подозреваете проскальзывание, перейдите на использование шероховатой поверхности (см. рис. 2) для таких образцов. Чтобы стимулировать течение материала, обеспечьте дополнительное сцепление, используя модифицированный интерфейс поверхности.
  • Измерительный зазор - может быть изменен с помощью параллельных пластин. Эта гибкая функция означает, что зазоры могут быть подобраны в соответствии с вязкостью образцов (т. е. smallменьшие зазоры для образцов с меньшей вязкостью) и для достижения различных скоростей сдвига. Smallменьшие зазоры подвергают образцы более высоким скоростям сдвига (при той же угловой скорости), в то время как larger зазоры обеспечивают только более низкие скорости сдвига. В качестве компромисса для модифицируемого зазора в этих измерительных системах к образцу применяется средняя скорость сдвига, поэтому результаты не являются абсолютными (как в случае с конусами и пластинами). Кроме того, в качестве общего правила, если присутствуют частицы, select измерительный зазор, по крайней мере, в 10 раз larger, чем largeчастиц. Это необходимо для предотвращения застревания частиц во время измерения, что приведет к появлению артефактов в результатах.
  • Материалы - предлагаемые стандартные геометрические формы изготовлены из нержавеющей стали (SS316L), которая идеально подходит для большинства лабораторных условий, поскольку совместима с широким спектром типов образцов и легко очищается растворителями. Однако в некоторых случаях при работе с кислотными образцами может оказаться более подходящей полимерная геометрия. Например, геометрии из ПЭЭК и акрила (см. рисунок 3) могут быть selected. titanДополнительным преимуществом является то, что они легче и, следовательно, полезны для измерений высокочастотных колебаний на образцах с низкой вязкостью. Кроме того, доступны геометрии из алюминия, сплава алюминия и хастеллойной стали.
Рис. 2. Нижняя пластина пьедестала для соответствия 20-мм верхней геометрии. Шероховатая поверхность.
Рис. 3. Геометрия верхней пластины из альтернативных материалов: ПЭЭК и акрил

Конусы и тарелки

Комбинации конуса и пластины состоят из плоской нижней пластины с верхней конусообразной геометрией и изготавливаются из различных материалов и с различной отделкой поверхности, например, с шероховатостью для предотвращения проскальзывания образца. Вершина конуса усечена, и все измерения с такими геометриями выполняются с заданным зазором (автоматически контролируется программным обеспечением). Это позволяет проводить измерения абсолютной вязкости, так что где бы образец ни находился на поверхности конуса, он будет подвергаться одинаковой скорости сдвига - значительное преимущество по сравнению с геометрией параллельных пластин.

  • Углы конуса - верхний геометрический угол может варьироваться от 0,5° до 4°. select Сайт selection позволяет выбрать конус для достижения различных скоростей сдвига. Чем smallбольше угол конуса, тем выше достижимая скорость сдвига. Однако при этом необходимо учитывать наличие частиц (и их размер). Конус и пластины имеют фиксированный (номинальный) измерительный зазор; для конуса 1° этот зазор составляет 30 микрон; 70 микрон для конуса 2° и 150 микрон для 4°. Частицы должны быть как минимум в 10 раз smallменьше, чем эти зазоры, чтобы предотвратить их застревание в вершине геометрии. Это может стать особым ограничением для использования конусов с дисперсиями частиц, учитывая усекающий зазор small, а геометрии пластин больше подходят для образцов с высоким содержанием частиц, так как измерительный зазор может быть изменен с учетом этого. Если частицы отсутствуют (или очень small частицы), то не стоит беспокоиться!
Рис. 4. Верхний и нижний боб с двойным зазором

Стаканчики и бобы

Геометрия "чашка и боб" - это просто нижняя чашка для размещения образца и верхний боб для его измерения. Как и в других измерительных системах, существуют варианты для отделки поверхности и различных материалов. Они полезны для образцов с низкой вязкостью, поскольку имеют дополнительную площадь поверхности, что делает их более чувствительными. Относительно large зазор между верхним шариком и стенкой нижней чашки является преимуществом для образцов с larger частицами, так как они не заклиниваются. Однако для низковязких материалов, измеряемых с любым зазором larger, следует быть осторожным, чтобы начало течения Тейлора (без сдвига) не повлияло на результаты. Это может быть обнаружено по ложному увеличению вязкости при более высоких скоростях сдвига. Чашки могут быть selectс метками для заполнения для облегчения загрузки образца и со съемным дном для облегчения очистки между измерениями, хотя это не так просто, как очистка нижней плоской пластины, поэтому следует учитывать, насколько легко очищаются ваши образцы.

  • Для скользких образцов можно использовать шероховатую (пескоструйную) или шлифованную (пирамидальные "зубцы" диаметром ~1 мм) чашку и лопатку. Если в образце присутствуют частицы и происходит седиментация, спиралевидная лопатка может помочь замедлить/предотвратить оседание дисперсии во время измерения
    . Если дисперсия очень нестабильна, то более эффективным будет использование лопатки (см. рис. 1).
  • Лопаточные инструменты - полезны для измерения образцов с очень хрупкой структурой, таких как пены или мягкие твердые вещества с пределом текучести, например йогурт. Форма лопатки (см. рис. 1) позволяет проникать в образец, не нарушая и не разрушая его структуру перед измерением (по сравнению с твердым бобышкой).
  • Двойной зазор - для образцов с очень низкой вязкостью такая геометрия является хорошим вариантом. Как видно (рис. 4), верхняя часть шарика полая, что обеспечивает дополнительную площадь измерительной поверхности и, следовательно, улучшает чувствительность. Эти геометрии рекомендуется использовать для более летучих образцов при повышенных температурах из-за относительно высоких требований к объему large (для относительно летучих образцов при повышенных температурах двойная щель должна использоваться с ловушкой для растворителя).

Вопросы, которые нужно задать себе

Не существует жестких правил для selectгеометрии, поскольку в этой статье рассматривается ряд факторов, которые могут сыграть свою роль. Но при рассмотрении нового образца и геометрии selection спросите себя:

Какова общая вязкость моего образца?

  • Если образец имеет низкую вязкость, похожую на воду, select используйте геометрию конус/тарелка или тарелка/тарелка диаметром large (>50 мм).
  • Если у вас свободно текущая жидкость (например, гель для душа), хорошо подойдет геометрия размером medium(40 мм)
  • selectЕсли у вас очень жесткий, густой образец (патока), следует использовать геометрию small (<40 мм).
  • Если у вас очень низковязкий или летучий образец, рассмотрите возможность использования чашки и боба или двойного зазора. Для испаряющихся образцов следует использовать ловушку для растворителя.

Есть ли в моих образцах частицы?

  • Если "да", то какого размера? Измерительный зазор должен быть как минимум в 10 раз larger больше, чем размер частиц largest, который может быть изменен для параллельных пластин.
  • Также следует рассмотреть системы с чашками и шариками, особенно для оседающих образцов, где циркулирующие рифленые шарики являются преимуществом.

Каков состав моего образца?

  • Склонен ли мой образец к проскальзыванию? Эмульсии или концентрированные дисперсии могут проскальзывать на гладких поверхностях. Рассмотрите возможность использования шероховатой или зубчатой поверхности (для пластин) и шероховатой или шлицевой (для бобов).
  • Мой образец имеет хрупкую структуру? Лопаточный инструмент можно использовать на таких образцах, как пенопласты или мягкие твердые тела, для измерения предела текучести.
  • Агрессивный ли мой образец? Кислотные образцы можно измерять с помощью полимерных материалов PEEK.

Начните с этих простых вопросов и проанализируйте свои результаты. selectПрибор Kinexus очень прост и предоставляет дополнительную информацию, чтобы пользователи были уверены, что они выбрали правильную геометрию. Умная функция легкого перехода к другой геометрии и автоматическое распознавание сделают тестирование новых образцов веселым и легким!