Introducción
Los materiales elastoméricos y plásticos presentan un comportamiento reológico.un dispositivo diseñado para inducir el flujo en un polímero fundido bajo la influencia de la tensión de cizallamientoMediante la medición directa de dos parámetros: la tensión de cizallamiento y la tasa de deformación de cizallamiento, se puede calcular la curva que muestra cómo varía la viscosidad con la tasa de cizallamiento; esto se conoce como la curva de viscosidad.La metodología de medición del reómetro capilar simula de cerca los procesos reales de producción, ofreciendo así una orientación práctica directa para la investigación, el desarrollo y la fabricación de materiales industriales. donde: α = viscosidad de corte (Pa·s); σ = tensión de corte (Pa).La viscosidad representa la resistencia al flujoLa viscosidad depende tanto de la temperatura como de la tasa de deformación.que producen de 8 a 10 puntos de datos en diferentes tiposPor el contrario, la determinación de la dependencia de temperatura de la viscosidad suele requerir la realización de múltiples ensayos a diferentes temperaturas.
Reómetro capilar: este instrumento se utiliza para medir la relación entre la tensión de cizallamiento y la velocidad de cizallamiento en los polimeros fundidos que fluyen a través de una matriz capilar.permite la inspección visual directa de la morfología del extrudado, permite la investigación de la elasticidad y la inestabilidad de la fusión variando la relación longitud/diámetro de la matriz, y facilita la determinación de transiciones de fase del polímero, entre otras aplicaciones. Research into the rheological properties of polymers not only provides optimal processing parameters for manufacturing operations and supplies critical data for the design of plastics processing machinery, pero también proporciona información valiosa, como los parámetros estructurales y moleculares, que son esenciales para la selección de materiales y la modificación de materias primas.Este instrumento ofrece una gama más amplia de modos de simulación de procesamiento y cubre un espectro más amplio de velocidades de cizallamiento.
Aplicaciones
Mientras que el índice de flujo de fusión (MFI) se utiliza principalmente para el control de calidad e inspección, el reómetro capilar se dedica principalmente a fines de investigación y desarrollo.
1- Proporcionar datos científicos para establecer los procesos de producción: el procesamiento y la fabricación de materias primas plásticas se rigen principalmente por el control de dos parámetros clave:temperaturaEn segundo lugar, la velocidad (específicamente, la velocidad de cizallamiento).
1.1Proporcionar datos relacionados con la temperatura: Mediante la medición de las curvas de flujo a diferentes temperaturas, manteniendo una velocidad de corte constante,se puede derivar una curva que ilustra cómo cambia la viscosidad del material en respuesta a las fluctuaciones de temperaturaEsto permite la determinación de la sensibilidad a la temperatura del material; si la pendiente de la curva de flujo-temperatura es pronunciada (es decir, presenta un gradiente significativo),indica que el material es muy sensible a las variaciones de temperaturaPor el contrario, si la curva que muestra los cambios de viscosidad con la temperatura es relativamente plana, indica que el material es insensible a las fluctuaciones de temperatura.La curva facilita la identificación de la temperatura específica a la que la fusión presenta propiedades de flujo óptimas, lo que la hace adecuada para el procesamiento y la producción.El proceso de fabricación se basa en el conocimiento científico de los procesos de producción.
Para los materiales cuyas curvas de flujo son muy sensibles a la temperatura, como el nylon, el mantenimiento de un control preciso de la temperatura es fundamental para garantizar la calidad del producto.para materiales relativamente insensibles a la temperatura, el simple ajuste de la temperatura tendrá poco impacto en la calidad del producto.
1.2Proporcionar datos de velocidad de cizallamiento: Mediante la medición de la curva de flujo a diferentes velocidades de cizallamiento, manteniendo una temperatura constante,se puede obtener una curva que ilustra cómo cambia la viscosidad del material en respuesta a la velocidad de corteLos materiales cuya viscosidad permanece esencialmente constante independientemente de la velocidad de corte se clasifican como fluidos newtonianos. materials whose viscosity decreases as the shear rate increases (a phenomenon known as "shear thinning") are classified as pseudoplastic fluids—and the majority of polymer melts fall into this shear-thinning category.
También existe una tercera categoría: los materiales que presentan "engrosamiento por corte" (la viscosidad aumenta con la velocidad de corte).se puede identificar el rango específico de velocidad de corte que produce propiedades de flujo óptimas y, por lo tanto, es más adecuado para la producción y el procesamientoEn los entornos de producción reales, la velocidad de cizallamiento se ajusta típicamente alterando la velocidad de rotación del motor.
Por lo tanto, es esencial prestar especial atención a las características de flujo que se muestran dentro del intervalo de velocidad de cizallamiento específico correspondiente al método de producción elegido.
2Proporcionar una base científica para el desarrollo de nuevos materiales
2.1Cuando se desarrollan nuevos materiales o se busca mejorar el rendimiento de los existentes, los investigadores suelen emplear nuevas formulaciones y proporciones de composición, o incorporar rellenos específicos,aditivos, y agentes similares en la matriz del material. For any given material—regardless of its specific constituent components (formulation) or the precise proportions of those components (compositional ratio)—a capillary rheometer is used to measure its flow curveEsta medición sirve como base objetiva para evaluar el rendimiento del material, determinar su calidad general y verificar si cumple con las especificaciones requeridas.Si el rendimiento del material no cumple los requisitos, los investigadores pueden intentar mejorarlo mediante la incorporación de aditivos específicos. By using the capillary rheometer to measure the flow curves both *before* and *after* the addition of an additive—and subsequently comparing the resulting curves—one can precisely determine the specific impact that each additive has on the material's flow properties.
2.2Para materiales del mismo tipo, sus curvas de flujo (viscosidad vs. velocidad de corte) pueden variar; algunos muestran cambios rápidos en respuesta a la velocidad de corte, mientras que otros cambian más gradualmente.Un factor importante que contribuye probablemente es la diferencia sustancial en la distribución del peso molecular de los materiales..
Funciones y características del equipo
1El reómetro capilar: Este instrumento es un reómetro capilar inteligente, controlado por ordenador y de presión constante.Es capaz de funcionar tanto en modos de presión constante como de velocidad constante, utilizando sistemas de medición basados en computadora para determinar las velocidades de extrusión en diferentes especificaciones de los materiales de moldeo capilar y bajo diferentes presiones aplicadas a diferentes temperaturas y velocidades de calentamiento.A través de una interfaz informática, se registran la velocidad de extrusión, la presión y la temperatura de calentamiento. Estos datos se procesan automáticamente para calcular los valores de viscosidad.el sistema genera curvas gráficas e imprime un informe de ensayo completo.
2El reómetro capilar está diseñado para determinar las propiedades de flujo y las tasas de curado de los materiales poliméricos.y también se puede utilizar para investigar los parámetros de proceso para aplicaciones de hilados de fusión.
3El reómetro capilar es capaz de determinar varios parámetros de rendimiento de los polímeros, incluyendo puntos de ablandamiento, puntos de fusión, puntos de flujo, viscosidad y energía de activación del flujo viscoso,así como las temperaturas de curado de los materiales termofijos.
4El sistema de control de temperatura y la metodología de control presentan un rendimiento superior.facilitar la medición de los cambios en los materiales poliméricos y sus propiedades asociadas en un rango de temperaturasEl instrumento está controlado por ordenador, traza curvas de ensayo en tiempo real, muestra visualmente los cambios dinámicos durante el ensayo y genera datos basados en ecuaciones como Hagen-Poiseuille,¿ Qué quieres decir?, y la velocidad de flujo de fusión (MFR).
5El reómetro capilar utiliza un mecanismo de aplicación de carga de diseño racional que, bajo control informático, ejecuta una aplicación continua de carga con una alta precisión y una excelente estabilidad..El instrumento puede trazar curvas de tensión-deformación y curvas de plastificación para materiales poliméricos, así como determinar las temperaturas correspondientes al punto de ablandamiento, punto de fusión,y punto de flujoPor último, genera curvas gráficas e imprime un informe de prueba completo.
Funciones y métodos de ensayo
1Prueba de velocidad de corte constante: capaz de determinar las curvas de tensión de corte frente a las curvas de velocidad de corte, así como la viscosidad de corte frente a las curvas de velocidad de corte.
2Prueba de corte a presión constante: es capaz de determinar la viscosidad del corte frente a las curvas de velocidad de corte.
3Prueba de velocidad de corte paso a paso: permite establecer varias velocidades de corte; capaz de determinar las curvas de tensión de corte frente a las curvas de velocidad de corte y la viscosidad de corte frente a las curvas de velocidad de corte.durante el experimento, permite la evaluación de las condiciones de fractura de la fusión, así como la determinación de la presión mínima de flujo y la velocidad de corte de la fusión, sobre la base de los cambios observados en las curvas.
3.1Flujo/sin flujo Ensayo: determina la relación entre la viscosidad y la temperatura, lo que permite determinar con precisión la temperatura mínima de flujo.
3.2Fractura de fusión e inestabilidad del flujo: investiga los fenómenos de inestabilidad del flujo, incluida la fractura de fusión y la ruptura del fusión.
4Prueba de rampa de temperatura: Determina la variación de la viscosidad de la fusión a medida que aumenta la temperatura.
5Prueba de presión y temperatura constantes: mide el punto de ablandamiento del material.
Normas de ensayo aplicables
GB/T 25278-2010: *Plásticos Determinación de la fluidez de los plásticos mediante reómetros capilares y de fenda*
HG/T 4300-2012: *Determinación de las propiedades reológicas del caucho ¢ Método de reómetro capilar de tipo pulgón*
ISO 11443-2021: *Plásticos ¢ Determinación de la fluidez de los plásticos mediante reómetros capilares y de fenda*
ISO 17744-2004: *Plásticos Determinación de la fluidez de los plásticos mediante reómetros capilares y de fenda*
ASTM D3835-16: *Método de ensayo estándar para la determinación de las propiedades de los materiales poliméricos mediante reómetro capilar*
ASTM D5099-08: *Método de ensayo estándar para las propiedades de compuestación y procesamiento del caucho utilizando reómetro capilar*
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