使用HAAKE Viscotester iQ 測試低粘度流體

簡介 

由于傳感器的扭矩讀數小，所以使用旋轉流變儀測量水就 成為了一種挑戰。機械軸承儀器（如 Thermo Scientific™  HAAKETM Viscotester™ iQ 流變儀）尤其如此。雖然配備了 超低摩擦球軸承，但儀器的轉矩下限為 0.2 mNm，與研究級流 變儀（如 Thermo Scientific™ HAAKE™ MARS™ 流變儀）相 比，高出約 5 個數量級。但仍有許多在業內（如聚合物涂層） 進行的相關流變 QC 測試處理低粘度流體。在本應用指南中， 我們將展示如何利用 HAAKE Viscotester iQ流變儀測試粘度 極低的流體。

試驗結果與討論

圖 1 所 示 為 用 于 水 測 試 的 流 變 儀 設 置 。 HAAKE  Viscotester iQ 流變儀配備有直徑 48 mm 的溫度控制液缸 TM-LI-C48 及相應的雙狹縫轉子 CCB41 DG。 為了從粘度如此低的流體中獲得有意義的數據，就要對測 量例程作相應調整。圖 2 所示為適用于如下所示測試的 Thermo Scientific™ HAAKE™ RheoWin™ 例程。在此類測試中，重要的參數之一就是每個測量點的測量用時，積分 時間也很重要。此處，使用 45 秒的測量用時和 15 秒的積 分時間。通過 Thermo Scientific 提供的外部循環器 SC100-A10 實現溫度控制。測量溫度為 20℃（68℉）， 選擇平衡時間為 3 分鐘。除了流變測試外，還使用了 HAAKE RheoWin 軟件的自動數據分析和報告功能。

圖 3 所示為利用本方法對水進行的 9 次測試的測試結果。 由圖 3 可看出，各項結果從 0.2 mNm 扭矩開始具有非常高的 重復性。不在規定的過程中時，可獲得的剪切速率范圍有限， 但是，可以使用 HAAKE Viscotester iQ 流變儀在約 500～4000  s-1的 1 個數量級以上測試水。低于 500 s-1 時，扭矩讀數低于 規范要求，高于 4000 s-1時，由于泰勒渦流的出現，監測到粘 度升高 [1]。如圖 4 所示，此次渦流出現的位置正是 HAAKE  RheoWin“范圍計算器”所預測的位置。為進一步強調數據的 質量和再現性，在圖 5 中顯示與圖 3 相同的結果，不過，圖 5  以線性標度標繪而成。 由圖 5 可看出，HAAKE Viscotester iQ 流變儀能夠利用直 徑較大的雙間隙轉子測量水。20℃ 時，在泰勒渦不穩定前， 所有數據均處于 1.00 mPas（cP）的理論水體粘度 ±10% 的范 圍內。

結論 Thermo Scientific HAAKE Viscotester iQ 流變儀為質量 控制提供了一種快速、簡便且準確的工具。雖然，此流變儀配 有機械軸承，但仍可準確評估粘度極低的流體（如水）的粘度。