工作原理

　　旋轉(zhuǎn)流變儀是研究測量材料流變學(xué)特性的儀器之一，采用對(duì)樣品施加強(qiáng)制穩(wěn)態(tài)速率載荷、穩(wěn)態(tài)應(yīng)力載荷、動(dòng)態(tài)正弦周期應(yīng)變載荷或動(dòng)態(tài)正弦周期應(yīng)力載荷的方式，觀測樣品對(duì)所施加載荷的響應(yīng)數(shù)據(jù)；通過測量剪切速率、剪切應(yīng)力、振蕩頻率、應(yīng)力應(yīng)變振幅等流變數(shù)據(jù)，計(jì)算樣品的黏度、儲(chǔ)能模量、損耗模量、Tanδ等流變學(xué)參數(shù)。是材料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的流變測量儀器，可以研究從低黏度流體到高強(qiáng)度固體樣品的流動(dòng)和變形特性。

　　旋轉(zhuǎn)流變儀根據(jù)其等級(jí)大致可以劃分為兩種，一種是以機(jī)械軸承馬達(dá)為核心測量結(jié)構(gòu)的低等級(jí)旋轉(zhuǎn)流變儀，基本要求是可以進(jìn)行連續(xù)的轉(zhuǎn)速控制，一般只具有穩(wěn)態(tài)測量功能，可以測量黏度η、流動(dòng)曲線、屈服應(yīng)力、觸變性等流變學(xué)特性，但測量范圍比較小。

　　另一種是以空氣軸承馬達(dá)為核心測量結(jié)構(gòu)的高等級(jí)旋轉(zhuǎn)流變儀，基本要求是可以進(jìn)行連續(xù)的轉(zhuǎn)速控制、可以產(chǎn)生正弦波應(yīng)變或應(yīng)力，具有穩(wěn)態(tài)測量、動(dòng)態(tài)測量、瞬態(tài)測量功能，可以測量黏度、流動(dòng)曲線、屈服應(yīng)力、觸變性、復(fù)數(shù)模量G*、儲(chǔ)能模量G'、損耗模量G"、Tanδ、應(yīng)力松弛、蠕變等流變學(xué)特性，測量范圍比較寬。

　　1）旋轉(zhuǎn)流變儀測量系統(tǒng)與樣品接觸，并施加載荷，并在穩(wěn)態(tài)或動(dòng)態(tài)模式下測量扭矩，用夾具系數(shù)將物理量（扭矩、轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)化為流變學(xué)的參數(shù)（剪切速率、剪切應(yīng)力、儲(chǔ)能模量、損耗模量、Tanδ），常用測量系統(tǒng)有：

　　a.平行板

　　b.同心圓筒

　　c.錐/平板

　　d.固體扭擺夾具

　　e.熔體拉伸夾具

　　2）旋轉(zhuǎn)流變儀的控溫系統(tǒng)

　　旋轉(zhuǎn)流變儀具有多種控溫系統(tǒng)可選，等級(jí)越高的流變儀可選的控溫系統(tǒng)越多，溫度范圍越寬；低等級(jí)旋轉(zhuǎn)流變儀一般使用液體循環(huán)器作為控溫設(shè)備，高等級(jí)旋轉(zhuǎn)流變儀一般可選半導(dǎo)體控溫、電加熱控溫、對(duì)流輻射爐控溫等，一般適用范圍大致如下：

　　半導(dǎo)體控溫（Peltier）：一般在200℃以下，是使用廣泛、方便的控溫方式；

　　電加熱控溫：一般在400℃以下，應(yīng)用于聚合物熔體等材料的測試；

　　對(duì)流輻射控溫爐：一般可達(dá)到600℃，低溫可達(dá)-150℃左右，特殊的可達(dá)1000℃，主要應(yīng)用于高溫熔體、固體、玻璃熔體、低溫合金熔體等材料；

　　3)流變儀測量的邊界條件有以下幾個(gè)方面

　　1.流動(dòng)必須是層流

　　2.測試過程必須是穩(wěn)態(tài)流動(dòng)

　　3.樣品與轉(zhuǎn)子之間沒有滑移

　　4.樣品是均勻的

　　應(yīng)用范圍

　　材料

　　工藝/產(chǎn)品

　　相應(yīng)流變特性

　　聚合物-熱塑性

　　可加工性和產(chǎn)品性能

　　粘度、剪切變稀、彈性、柔量法向力

　　結(jié)構(gòu)（分子量、分子分布）

　　彈性、粘度特性、零剪切粘度

　　支化、填料、流動(dòng)特性的影響

　　零剪切粘度變化、彈性、柔量粘彈性能比較

　　研磨材料

　　原材料檢測（零剪切粘度、彈性模量、損耗模量、柔量）

　　聚合物-熱固性

　　低粘度

　　粘度曲線中的最小值

　　凝膠時(shí)間（時(shí)間/溫度）

　　彈性模量和損耗模量的交叉點(diǎn)

　　硫化曲線/固化動(dòng)力學(xué)

　　模量曲線與溫度或時(shí)間的關(guān)系

　　交聯(lián)密度

　　平臺(tái)模量

　　聚合物-彈性體

　　交聯(lián)密度

　　平臺(tái)模量或復(fù)粘度曲線

　　填料的影響

　　粘彈性的比較

　　共混效果

　　材料的應(yīng)變依存性（線形粘彈性的區(qū)域大小）

　　輪胎橡膠

　　彈性模量、損耗模量、損耗因子

　　粘合劑

　　粘合和撕裂特性

　　彈性模量、損耗模量的頻率依存性

　　壓敏膠特性

　　平臺(tái)模量的范圍

　　涂料

　　涂裝性

　　粘度、剪切變稀、屈服應(yīng)力

　　垂掛性-涂刷、噴工藝

　　彈性、結(jié)構(gòu)回復(fù)

　　流平性-涂刷

　　彈性、結(jié)構(gòu)回復(fù)

　　掩縫性-涂刷

　　彈性曲線、彈性、結(jié)構(gòu)回復(fù)

　　懸掛性

　　法向力、彈性

　　涂料-油墨

　　穩(wěn)定性、儲(chǔ)存期

　　材料的時(shí)間依存性（線形粘彈性區(qū)域的大小）、蠕變

　　流動(dòng)性

　　特定溫度下的粘度

　　涂料-粉末

　　流動(dòng)性

　　特定溫度下的粘度

　　食品-面團(tuán)、凝膠、分散液（懸乳液、乳液）

　　穩(wěn)定性、儲(chǔ)存期

　　材料的時(shí)間依存性（線形粘彈性區(qū)域的大小）、蠕變

　　相分離

　　結(jié)構(gòu)隨時(shí)間的變化

　　凝膠

　　結(jié)構(gòu)性的增加、彈性

　　產(chǎn)品性能一致性

　　粘度和粘彈特性

　　在加壓情況下的流動(dòng)與分散

　　粘度、剪切變稀

　　個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品-面霜、凝膠、分散液（懸乳液、乳液）

　　穩(wěn)定性、儲(chǔ)存期

　　材料的時(shí)間依存性（線形粘彈性區(qū)域的大小）、蠕變

　　相分離

　　結(jié)構(gòu)隨時(shí)間的變化

　　凝膠

　　結(jié)構(gòu)性的增加、彈性

　　產(chǎn)品性能一致性

　　粘度和粘彈特性

　　在加壓情況下的流動(dòng)與分散

　　粘度、剪切變稀

　　陶瓷-漿料

　　穩(wěn)定性、儲(chǔ)存期

　　材料的時(shí)間依存性（線形粘彈性區(qū)域的大小）、蠕變

　　流動(dòng)性鑄造流動(dòng)性能

　　特定溫度下的粘度

　　粘度、屈服應(yīng)力、結(jié)構(gòu)變化

　　油品、油脂、潤滑劑油品

　　傾倒性

　　特定溫度下的粘度

　　改性劑的效果

　　粘度、屈服應(yīng)力、結(jié)構(gòu)變化

　　原油中石蠟的分析

　　特定溫度下的粘度

　　油脂、潤滑劑：組分、結(jié)構(gòu)

　　結(jié)構(gòu)和粘度的變化

　　潤滑劑的混合

　　粘度曲線、屈服應(yīng)力、柔量、結(jié)構(gòu)變化

　　總的來說，使用旋轉(zhuǎn)流變儀，研究范圍涵蓋了從水到復(fù)合材料，能將微觀結(jié)構(gòu)信息與加工過程緊密聯(lián)系在一起。