使用HAAKE Viscotester iQ 测试低粘度流体

简介 

由于传感器的扭矩读数小，所以使用旋转流变仪测量水就 成为了一种挑战。机械轴承仪器（如 Thermo Scientific™  HAAKETM Viscotester™ iQ 流变仪）尤其如此。虽然配备了 超低摩擦球轴承，但仪器的转矩下限为 0.2 mNm，与研究级流 变仪（如 Thermo Scientific™ HAAKE™ MARS™ 流变仪）相 比，高出约 5 个数量级。但仍有许多在业内（如聚合物涂层） 进行的相关流变 QC 测试处理低粘度流体。在本应用指南中， 我们将展示如何利用 HAAKE Viscotester iQ流变仪测试粘度 极低的流体。

试验结果与讨论

图 1 所 示 为 用 于 水 测 试 的 流 变 仪 设 置 。 HAAKE  Viscotester iQ 流变仪配备有直径 48 mm 的温度控制液缸 TM-LI-C48 及相应的双狭缝转子 CCB41 DG。 为了从粘度如此低的流体中获得有意义的数据，就要对测 量例程作相应调整。图 2 所示为适用于如下所示测试的 Thermo Scientific™ HAAKE™ RheoWin™ 例程。在此类测试中，重要的参数之一就是每个测量点的测量用时，积分 时间也很重要。此处，使用 45 秒的测量用时和 15 秒的积 分时间。通过 Thermo Scientific 提供的外部循环器 SC100-A10 实现温度控制。测量温度为 20℃（68℉）， 选择平衡时间为 3 分钟。除了流变测试外，还使用了 HAAKE RheoWin 软件的自动数据分析和报告功能。

图 3 所示为利用本方法对水进行的 9 次测试的测试结果。 由图 3 可看出，各项结果从 0.2 mNm 扭矩开始具有非常高的 重复性。不在规定的过程中时，可获得的剪切速率范围有限， 但是，可以使用 HAAKE Viscotester iQ 流变仪在约 500～4000  s-1的 1 个数量级以上测试水。低于 500 s-1 时，扭矩读数低于 规范要求，高于 4000 s-1时，由于泰勒涡流的出现，监测到粘 度升高 [1]。如图 4 所示，此次涡流出现的位置正是 HAAKE  RheoWin“范围计算器”所预测的位置。为进一步强调数据的 质量和再现性，在图 5 中显示与图 3 相同的结果，不过，图 5  以线性标度标绘而成。 由图 5 可看出，HAAKE Viscotester iQ 流变仪能够利用直 径较大的双间隙转子测量水。20℃ 时，在泰勒涡不稳定前， 所有数据均处于 1.00 mPas（cP）的理论水体粘度 ±10% 的范 围内。

结论 Thermo Scientific HAAKE Viscotester iQ 流变仪为质量 控制提供了一种快速、简便且准确的工具。虽然，此流变仪配 有机械轴承，但仍可准确评估粘度极低的流体（如水）的粘度。