5 sposobów na pomiar lepkości

nov 29 2018

Właściwości lepkościowe cieczy lub amorficznego ciała stałego są przede wszystkim określane przez siły międzycząsteczkowe w roztworze, w tym tarcie i przyciąganie między cząsteczkami w makrostrukturze. Te siły Van der Waalsa są krytycznym aspektem odporności próbki na deformację lub przepływ, co definiuje lepkość materiału.

Wiskoza ścinania jest wyrażana w dwóch różnych formach:

• Wiskoza dynamiczna; która jest miarą naprężenia ścinającego na jednostkę powierzchni wymaganego zanim próbka zacznie się deformować. Ta właściwość jest zwykle wyrażana w milipaskalach na sekundę (mPa-s).
• Lepkość kinematyczna; która odnosi się do opornego przepływu płynu pod wpływem siły ciężkości. Ta właściwość jest zależna od gęstości i jest mierzona w metrach kwadratowych na sekundę (m2/s).

W tym wpisie na blogu zostanie omówionych pięć podstawowych technik pomiarowych służących do uzyskania lepkości dynamicznej i lepkości kinematycznej próbek płynów.

Wiskozymetry kapilarne

Pomiar lepkości za pomocą rurki kapilarnej jest jedną z najstarszych metod wyznaczania lepkości kinematycznej próbki, wymagającą wcześniejszej znajomości gęstości i objętości interesującej nas próbki. Ciecz przepuszczana jest przez pionową U-rurkę o znanych wymiarach i bardzo małej średnicy. Czas potrzebny na przejście próbki przez kapilarę koreluje z jej lepkością kinematyczną.

Reometria rotacyjna

Wiskozymetr rotacyjny stosuje stosunkowo słabe poziomy momentu obrotowego do próbki cieczy w celu wywołania odkształcenia mechanicznego. Mierzona jest ilość momentu obrotowego wymagana do wywołania obrotu w płaszczyźnie poziomej próbki i jest ona względna w stosunku do lepkości próbki. Zastosowanie reometru rotacyjnego umożliwia analitykom wykreślenie pełnej krzywej płynięcia charakterystyki przepływu materiału w odpowiedzi na różne poziomy siły ścinającej oraz wyznaczenie bardziej zaawansowanych parametrów materiału. Można je ocenić poprzez monitorowanie mocy wejściowej, czasu zaniku oscylacji lub zmian w częstotliwości rezonansowej.

Reometry mikroprzepływowe

Reometria mikroprzepływowa jest innowacyjną metodą określania lepkości dynamicznej płynów w małych objętościach próbki poprzez wymuszenie przepływu próbki cieczy przez kanał mikroprzepływowy w przepływie laminarnym. W Formulaction, Fluidicam Rheo wykorzystuje tę zasadę do przepływu płynu obok siebie z materiałem referencyjnym. Lepkość dynamiczna jest mierzona poprzez porównanie różnic prędkości przepływu, lepkości materiału referencyjnego oraz położenia interfejsu pomiędzy dwoma płynami w kanale mikrofluidycznym.

Reologia bezkontaktowa

Pasywna mikroreologia jest bardziej złożonym pomiarem charakterystyki reologicznej próbki. Mierzy podobne właściwości jak reometria rotacyjna, ale jest dostosowana do bardziej skomplikowanych i delikatnych struktur, takich jak żele, słabe pasty i materiały lepkosprężyste, które mogłyby pękać pod wpływem bardzo niskiego ścinania. W przeciwieństwie do tradycyjnych reometrów rotacyjnych, reologia bezkontaktowa umożliwia ilościową ocenę właściwości reologicznych próbki w stanie spoczynku, bez konieczności stosowania naprężeń mechanicznych. Osiąga się to za pomocą Rheolaser MASTER, który bazuje na spektroskopii wielorozdzielczej fali dyfuzyjnej (MS-DWS). Ta optyczna metoda mierzy średnie kwadratowe przemieszczenie (nm2) cząsteczek w medium. Średniokwadratowe przemieszczenie może być wykorzystane do oceny elastyczności i lepkości próbki w czasie.

Pomiary lepkości z Formulaction

Formulaction przedstawiła szereg innowacyjnych technologii pomiaru lepkości dla dziedzin przemysłowych i komercyjnych obsługujących złożone formuły i dyspersje. Dostarczamy portfel nowych instrumentów do analizy właściwości reologicznych i lepkości dynamicznej cieczy, ciał stałych i amorficznych produktów w odpowiedzi na siły ścinające lub destabilizację w czasie.

Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat pomiaru lepkości z Formulaction, prosimy o kontakt.