5 Wege zur Messung der Viskosität

nov 29 2018

Die viskosen Eigenschaften einer Flüssigkeit oder eines amorphen Feststoffs werden in erster Linie durch die Kräfte zwischen den Teilchen innerhalb der Lösung bestimmt, einschließlich der Reibung und Anziehung zwischen den Molekülen in der Makrostruktur. Diese Van-der-Waals-Kräfte sind ausschlaggebend für den Widerstand einer Probe gegen Verformung oder Fließen, wodurch die Viskosität des Materials definiert wird.

Die Scherviskosität wird in zwei verschiedenen Formen ausgedrückt:

• Dynamische Viskosität; sie ist ein Maß für die Schubspannung pro Flächeneinheit, die erforderlich ist, bevor sich eine Probe zu verformen beginnt. Diese Eigenschaft wird in der Regel in Millipascal-Sekunden (mPa-s) ausgedrückt.
• Kinematische Viskosität; sie bezieht sich auf den Widerstandsfluss einer Flüssigkeit unter dem Einfluss der Schwerkraft. Diese Eigenschaft ist dichteabhängig und wird in Quadratmetern pro Sekunde (m2/s) gemessen.

In diesem Blogbeitrag werden fünf der grundlegenden Messverfahren zur Ermittlung der dynamischen Viskosität und der kinematischen Viskosität von Fluidproben vorgestellt.

Kapillarviskosimeter

Die Messung der Viskosität über ein Kapillarrohr ist eine der ältesten Methoden zur Bestimmung der kinematischen Viskosität einer Probe, die eine vorherige Kenntnis der Dichte und des Volumens der interessierenden Probe erfordert. Diese Flüssigkeit wird durch ein vertikales U-Rohr mit bekannten Abmessungen und sehr kleinem Durchmesser geleitet. Die Zeit, die die Probe benötigt, um die Kapillare zu durchlaufen, korreliert mit ihrer kinematischen Viskosität.

Rotationsrheometrie

Ein Rotationsviskosimeter übt ein relativ schwaches Drehmoment auf eine flüssige Probe aus, um eine mechanische Verformung zu bewirken. Der Betrag des Drehmoments, der erforderlich ist, um eine Drehung über eine horizontale Ebene in der Probe zu bewirken, wird gemessen und steht im Verhältnis zur Viskosität der Probe. Die Verwendung eines Rotationsrheometers ermöglicht es den Analytikern, eine vollständige Fließkurve der Fließeigenschaften des Materials als Reaktion auf unterschiedliche Scherkräfte aufzuzeichnen und weitergehende Materialparameter zu bestimmen. Alternative Viskosimeter erlauben nur eine Einzelpunktmessung und liefern nur Scherviskositätsmessungen.

Vibrationsviskosimeter

Die Viskosität kann auch gemessen werden, indem oszillierende Schwingungen auf die Probe ausgeübt werden und die Dämpfungseffekte der Flüssigkeit überwacht werden. Diese können durch Überwachung der Leistungsaufnahme, der Abklingzeit der Schwingungen oder der Änderungen der Resonanzfrequenz bewertet werden.

Mikrofluidische Rheometer

Die mikrofluidische Rheometrie ist eine innovative Methode zur Bestimmung der dynamischen Viskosität von Flüssigkeiten in kleinen Probenvolumina, indem eine flüssige Probe in einer laminaren Strömung durch einen mikrofluidischen Kanal gepresst wird. Bei Formulaction nutzt Fluidicam Rheo dieses Prinzip, um die Flüssigkeit Seite an Seite mit einem Referenzmaterial fließen zu lassen. Die dynamische Viskosität wird durch den Vergleich der unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten, der Viskosität des Referenzmaterials und der Position der Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten innerhalb des mikrofluidischen Kanals gemessen.

Kontaktlose Rheologie

Passive Mikrorheologie ist eine komplexere Messung der rheologischen Eigenschaften einer Probe. Sie misst ähnliche Eigenschaften wie die Rotationsrheometrie, eignet sich aber für kompliziertere und fragilere Strukturen wie Gele, schwache Pasten und viskoelastische Materialien, die bei extrem geringer Scherung brechen könnten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Rotationsrheometern ermöglicht die berührungslose Rheologie eine quantitative Bewertung der rheologischen Eigenschaften einer Probe im Ruhezustand ohne mechanische Belastung. Dies wird mit dem Rheolaser MASTER erreicht, der auf der Multi-Speckle-Diffusionswellenspektroskopie (MS-DWS) basiert. Diese optische Methode erfasst die mittlere quadratische Verschiebung (nm2) von Partikeln innerhalb des Mediums. Die mittlere quadratische Verschiebung kann verwendet werden, um die Elastizität und Viskosität einer Probe über die Zeit zu bewerten.

Viskositätsmessungen mit Formulaction

Formulaction hat eine Reihe innovativer Viskositätsmesstechnologien für industrielle und kommerzielle Bereiche vorgestellt, die mit komplexen Formulierungen und Dispersionen arbeiten. Wir bieten ein Portfolio neuartiger Instrumente zur Analyse der rheologischen Eigenschaften und der dynamischen Viskosität von flüssigen, festen und amorphen Produkten als Reaktion auf Scherkräfte oder Destabilisierung im Laufe der Zeit.

Wenn Sie weitere Informationen zur Viskositätsmessung mit Formulaction wünschen, zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren.