5 Manieren om viscositeit te meten

nov 29 2018

De viskeuze eigenschappen van een vloeistof of amorfe vaste stof worden voornamelijk bepaald door de krachten tussen de deeltjes in de oplossing, waaronder wrijving en aantrekkingskracht tussen moleculen in de macrostructuur. Deze Van der Waals krachten zijn kritische facetten van de weerstand van een monster tegen vervorming, of stroming, die de viscositeit van het materiaal bepaalt.

Shear viscositeit wordt uitgedrukt in twee verschillende vormen:

• Dynamische viscositeit; dit is een maat voor de afschuifspanning per oppervlakte-eenheid die vereist is voordat een monster begint te vervormen. Deze eigenschap wordt meestal uitgedrukt in millipascal seconden (mPa-s).
• Kinematische viscositeit; die verwijst naar de weerstandsstroming van een vloeistof onder invloed van de zwaartekracht. Deze eigenschap is afhankelijk van de dichtheid en wordt gemeten in vierkante meter per seconde (m2/s).

In deze blogpost worden vijf van de fundamentele meettechnieken voor het verkrijgen van de dynamische viscositeit en de kinematische viscositeit van vloeistofmonsters behandeld.

Capillaire viscositeitsmeters

Het meten van de viscositeit via een capillair is een van de oudste methoden om de kinematische viscositeit van een monster te bepalen, waarbij vooraf kennis moet worden verkregen van de dichtheid en het volume van het te meten monster. Deze vloeistof wordt door een verticale U-buis van bekende afmetingen en zeer kleine diameter geleid. De tijd die het monster nodig heeft om door het capillair te gaan, komt overeen met de kinematische viscositeit.

Rotatie-reometrie

Een rotatie-viscositeitsmeter oefent een relatief zwakke torsie uit op een vloeibaar monster om mechanische vervorming teweeg te brengen. De hoeveelheid torsie die nodig is om rotatie te veroorzaken over een horizontaal vlak in het monster wordt gemeten en is gerelateerd aan de viscositeit van het monster. Met behulp van een rotatierheometer kunnen analisten een volledige vloeicurve van de vloeikarakteristieken van het materiaal uitzetten als reactie op verschillende niveaus van afschuifkracht en meer geavanceerde materiaalparameters bepalen. Alternatieve viscositeitsmeters maken slechts één puntmeting mogelijk en geven alleen een meting van de afschuifviscositeit.

Vibrerende viscositeitsmeters

Viscositeit kan ook worden gemeten door oscillerende trillingen op het monster toe te passen en de dempingseffecten van de vloeistof te monitoren. Deze kunnen worden beoordeeld door het meten van het opgenomen vermogen, de vervaltijd van de oscillaties, of veranderingen in de resonantiefrequentie.

Microfluïdische reometers

Microfluïdische reometrie is een innovatieve methode om de dynamische viscositeit van vloeistoffen in kleine monstervolumes te bepalen door een vloeistofmonster in een laminaire stroom door een microfluïdisch kanaal te dwingen. Bij Formulaction gebruikt Fluidicam Rheo dit principe om de vloeistof zij aan zij te laten stromen met een referentiemateriaal. De dynamische viscositeit wordt gemeten door de differentiële stroomsnelheden, de viscositeit van het referentiemateriaal en de positie van het grensvlak tussen de twee vloeistoffen in het microfluïdische kanaal te vergelijken.

Non-Contact Reologie

Passieve micro-reologie is een complexere meting van de reologische eigenschappen van een monster. Het meet vergelijkbare eigenschappen als rotationele reometrie, maar is aangepast aan meer gecompliceerde en fragiele structuren zoals gels, zwakke pasta’s, en visco-elastische materialen die zouden kunnen breken onder extreem lage afschuiving. In tegenstelling tot traditionele roterende reometers, maakt contactloze reologie een kwantitatieve beoordeling mogelijk van de reologische eigenschappen van een monster in rust zonder mechanische spanning. Dit wordt bereikt met de Rheolaser MASTER die gebaseerd is op multi-speckle diffusing wave spectroscopy (MS-DWS). Deze optische methode verkrijgt de gemiddelde kwadratische verplaatsing (nm2) van deeltjes in het medium. De gemiddelde kwadratische verplaatsing kan worden gebruikt om de elasticiteit en de viscositeit van een monster in de tijd te beoordelen.

Viscositeitsmeting met Formulaction

Formulaction heeft een reeks innovatieve technologieën voor viscositeitsmeting gepresenteerd voor industriële en commerciële gebieden waar complexe formuleringen en dispersies worden verwerkt. Wij leveren een portfolio van nieuwe instrumenten voor het analyseren van de bulk reologische eigenschappen en dynamische viscositeit van vloeibare, vaste, en amorfe producten in reactie op afschuifkrachten of destabilisatie in de tijd.

Wilt u meer informatie over het meten van viscositeit met Formulaction, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen.