ISO 11443 ASTM D3835 Bộ đo huyết quản ISO 17744 ASTM D5099 Polymers Rheological Properties Tester Dòng chảy huyết quản Rheo

Giới thiệu

Vật liệu đàn hồi và nhựa thể hiện hành vi lưu biến. Lưu biến học là thuật ngữ chung cho dòng chảy và biến dạng. Nghiên cứu về đặc tính dòng chảy thường sử dụng máy đo lưu biến mao dẫn, một thiết bị được thiết kế để tạo ra dòng chảy trong polyme nóng chảy dưới tác động của ứng suất cắt. Bằng cách đo trực tiếp hai thông số—ứng suất cắt và tốc độ biến dạng cắt—người ta có thể tính toán đường cong mô tả độ nhớt thay đổi như thế nào theo tốc độ cắt; đây được gọi là đường cong độ nhớt. Phương pháp đo của máy đo lưu biến mao quản mô phỏng chặt chẽ các quy trình sản xuất thực tế, từ đó đưa ra hướng dẫn thực tế trực tiếp cho việc nghiên cứu, phát triển và sản xuất vật liệu công nghiệp. trong đó: α = Độ nhớt cắt (Pa·s); σ = Ứng suất cắt (Pa). Độ nhớt thể hiện khả năng chống chảy. Độ nhớt phụ thuộc vào cả nhiệt độ và tốc độ biến dạng. Sự phụ thuộc vào tốc độ biến dạng của độ nhớt có thể được xác định từ một mẻ nguyên liệu trong một lần chạy thử, mang lại 8 đến 10 điểm dữ liệu ở các tốc độ khác nhau. Ngược lại, việc xác định sự phụ thuộc vào nhiệt độ của độ nhớt thường đòi hỏi phải tiến hành nhiều thử nghiệm ở nhiều nhiệt độ khác nhau.

Máy đo lưu biến mao dẫn: Dụng cụ này được sử dụng để đo mối quan hệ giữa ứng suất cắt và tốc độ cắt trong polyme nóng chảy chảy qua khuôn mao dẫn; nó cho phép kiểm tra trực quan hình thái của vật liệu ép đùn, cho phép nghiên cứu độ đàn hồi nóng chảy và độ không ổn định bằng cách thay đổi tỷ lệ chiều dài trên đường kính của khuôn và tạo điều kiện thuận lợi cho việc xác định sự chuyển tiếp pha polymer, trong số các ứng dụng khác. Nghiên cứu các đặc tính lưu biến của polyme không chỉ cung cấp các thông số xử lý tối ưu cho hoạt động sản xuất và cung cấp dữ liệu quan trọng cho việc thiết kế máy móc xử lý nhựa mà còn mang lại những hiểu biết có giá trị—chẳng hạn như các thông số cấu trúc và phân tử—rất cần thiết cho việc lựa chọn vật liệu và sửa đổi nguyên liệu thô. Hơn nữa, công cụ này cung cấp nhiều chế độ mô phỏng xử lý hơn và bao phủ phạm vi tốc độ cắt rộng hơn.

Ứng dụng

Trong khi Bộ chỉ số dòng chảy tan chảy (MFI) chủ yếu được sử dụng để kiểm tra và kiểm soát chất lượng thì Lưu biến kế mao dẫn chủ yếu được dành riêng cho mục đích nghiên cứu và phát triển.

1. Cung cấp dữ liệu khoa học để thiết lập quy trình sản xuất: Quá trình xử lý và sản xuất nguyên liệu nhựa chủ yếu bị chi phối bởi việc kiểm soát hai thông số chính: thứ nhất, nhiệt độ; và thứ hai, tốc độ (cụ thể là tốc độ cắt).

1.1Cung cấp dữ liệu liên quan đến nhiệt độ: Bằng cách đo đường cong dòng chảy ở các nhiệt độ khác nhau trong khi vẫn duy trì tốc độ cắt không đổi, người ta có thể rút ra đường cong minh họa độ nhớt của vật liệu thay đổi như thế nào trước sự biến động của nhiệt độ. Điều này cho phép xác định độ nhạy nhiệt độ của vật liệu; nếu độ dốc của đường cong nhiệt độ dòng chảy dốc (nghĩa là có độ dốc đáng kể), điều đó cho thấy vật liệu rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Ngược lại, nếu đường cong mô tả sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ tương đối bằng phẳng thì điều đó cho thấy vật liệu không nhạy cảm với sự dao động của nhiệt độ. Đương nhiên, đường cong giúp dễ dàng xác định nhiệt độ cụ thể mà tại đó chất tan chảy thể hiện đặc tính dòng chảy tối ưu—làm cho nó phù hợp cho quá trình chế biến và sản xuất; đây là cơ sở khoa học để thiết lập các quy trình sản xuất.

Đối với các vật liệu có đường cong dòng chảy rất nhạy cảm với nhiệt độ—chẳng hạn như nylon—việc duy trì kiểm soát nhiệt độ chính xác là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Ngược lại, đối với những vật liệu tương đối ít nhạy cảm với nhiệt độ, việc chỉ cần điều chỉnh nhiệt độ sẽ ít ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

1.2Cung cấp dữ liệu tốc độ cắt: Bằng cách đo đường cong dòng chảy ở các tốc độ cắt khác nhau trong khi duy trì nhiệt độ không đổi, người ta có thể thu được đường cong minh họa độ nhớt của vật liệu thay đổi như thế nào để đáp ứng với tốc độ cắt. Các vật liệu có độ nhớt về cơ bản không thay đổi bất kể tốc độ cắt được phân loại là chất lỏng Newton; các vật liệu có độ nhớt giảm khi tốc độ cắt tăng (một hiện tượng được gọi là "làm mỏng lực cắt") được phân loại là chất lỏng giả nhựa - và phần lớn các polyme nóng chảy rơi vào loại làm mỏng cắt này.

Ngoài ra còn có loại thứ ba: vật liệu có biểu hiện "độ dày cắt" (độ nhớt tăng theo tốc độ cắt). Bằng cách phân tích biểu đồ, người ta có thể xác định phạm vi tốc độ cắt cụ thể mang lại đặc tính dòng chảy tối ưu và do đó phù hợp nhất cho sản xuất và chế biến. Trong môi trường sản xuất thực tế, tốc độ cắt thường được điều chỉnh bằng cách thay đổi tốc độ quay của động cơ.

Vì vậy, điều cần thiết là phải hết sức chú ý đến các đặc tính dòng chảy được thể hiện trong phạm vi tốc độ cắt cụ thể tương ứng với phương pháp sản xuất đã chọn.

2. Cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển vật liệu mới

2.1Khi phát triển các vật liệu mới hoặc tìm cách nâng cao hiệu suất của các vật liệu hiện có, các nhà nghiên cứu thường sử dụng các công thức và tỷ lệ thành phần mới hoặc kết hợp các chất độn, chất phụ gia cụ thể và các tác nhân tương tự vào ma trận vật liệu. Đối với bất kỳ vật liệu nào - bất kể các thành phần cấu thành cụ thể (công thức) hay tỷ lệ chính xác của các thành phần đó (tỷ lệ thành phần) - máy đo lưu biến mao dẫn được sử dụng để đo đường cong dòng chảy của nó. Phép đo này đóng vai trò là cơ sở khách quan để đánh giá hiệu suất của vật liệu, xác định chất lượng tổng thể của nó và xác minh xem nó có đáp ứng các thông số kỹ thuật cần thiết hay không. Nếu hiệu suất của vật liệu không đạt yêu cầu, các nhà nghiên cứu có thể cố gắng cải thiện nó bằng cách kết hợp các chất phụ gia cụ thể. Bằng cách sử dụng lưu biến kế mao dẫn để đo các đường cong dòng chảy cả *trước* và *sau* khi bổ sung chất phụ gia—và sau đó so sánh các đường cong thu được—người ta có thể xác định chính xác tác động cụ thể của mỗi chất phụ gia lên đặc tính dòng chảy của vật liệu.

2.2Đối với các vật liệu cùng loại, đường cong dòng chảy của chúng (độ nhớt so với tốc độ cắt) có thể khác nhau; một số thể hiện sự thay đổi nhanh chóng để đáp ứng với tốc độ cắt, trong khi một số khác thay đổi dần dần. Tại sao lại thế này? Một yếu tố góp phần quan trọng có thể là sự khác biệt đáng kể trong sự phân bố trọng lượng phân tử của vật liệu.

Chức năng và tính năng của thiết bị

1. Máy đo lưu biến mao quản: Thiết bị này là máy đo lưu biến mao mạch áp suất không đổi, thông minh, được điều khiển bằng máy tính. Nó có khả năng hoạt động ở cả chế độ áp suất không đổi và tốc độ không đổi, sử dụng hệ thống đo lường dựa trên máy tính để xác định tốc độ đùn—trên các thông số kỹ thuật khuôn mao dẫn khác nhau và dưới các áp suất áp dụng khác nhau—ở nhiệt độ và tốc độ gia nhiệt khác nhau. Thông qua giao diện máy tính, tốc độ đùn, áp suất và nhiệt độ gia nhiệt được ghi lại. Những dữ liệu này được xử lý tự động để tính toán giá trị độ nhớt. Hơn nữa, hệ thống tạo ra các đường cong đồ họa và in báo cáo thử nghiệm toàn diện.

2. Máy đo lưu biến mao dẫn được thiết kế để xác định đặc tính dòng chảy và tốc độ đóng rắn của vật liệu polyme. Nó đo độ nhớt và năng lượng kích hoạt dòng chảy nhớt của polyme nóng chảy và cũng có thể được sử dụng để nghiên cứu các thông số quy trình cho các ứng dụng kéo sợi nóng chảy.

3. Máy đo lưu biến mao quản có khả năng xác định các thông số hiệu suất khác nhau của polyme, bao gồm điểm làm mềm, điểm nóng chảy, điểm chảy, độ nhớt và năng lượng kích hoạt dòng chảy nhớt, cũng như nhiệt độ xử lý của vật liệu nhiệt rắn.

4. Hệ thống kiểm soát nhiệt độ và phương pháp kiểm soát có hiệu suất vượt trội, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đo lường những thay đổi trong vật liệu polyme—và các đặc tính liên quan của chúng—trong nhiều phạm vi nhiệt độ. Dụng cụ được điều khiển bằng máy tính; nó vẽ các đường cong thử nghiệm theo thời gian thực, hiển thị trực quan các thay đổi động trong quá trình thử nghiệm và tạo dữ liệu dựa trên các phương trình như Hagen-Poiseuille, Rabinowitsch và Tốc độ dòng chảy tan chảy (MFR).

5. Máy đo lưu biến mao quản sử dụng cơ chế tác dụng tải trọng có thiết kế hợp lý. Dưới sự điều khiển của máy tính, nó thực thi ứng dụng tải liên tục với độ chính xác cao và độ ổn định tuyệt vời. Thiết bị có thể vẽ đường cong ứng suất-biến dạng và đường cong hóa dẻo cho vật liệu polyme, cũng như xác định nhiệt độ tương ứng với điểm làm mềm, điểm nóng chảy và điểm chảy. Cuối cùng, nó tạo ra các đường cong đồ họa và in một báo cáo thử nghiệm hoàn chỉnh.

Chức năng và phương pháp kiểm tra

1. Kiểm tra tốc độ cắt không đổi: Có khả năng xác định ứng suất cắt so với đường cong tốc độ cắt, cũng như độ nhớt cắt so với đường cong tốc độ cắt.

2. Thử nghiệm cắt áp suất không đổi: Có khả năng xác định độ nhớt cắt so với đường cong tốc độ cắt.

3. Kiểm tra tốc độ cắt từng bước: Cho phép thiết lập các tốc độ cắt khác nhau; có khả năng xác định ứng suất cắt so với đường cong tốc độ cắt và độ nhớt cắt so với đường cong tốc độ cắt. Hơn nữa, trong quá trình thí nghiệm, nó cho phép đánh giá các điều kiện đứt gãy nóng chảy, cũng như xác định áp suất dòng chảy tối thiểu và tốc độ cắt của nóng chảy, dựa trên những thay đổi quan sát được trên đường cong.

3.1Dòng chảy/Không dòng chảy Kiểm tra: Xác định mối quan hệ giữa độ nhớt và nhiệt độ, cho phép xác định chính xác nhiệt độ dòng chảy tối thiểu.

3.2Gãy tan chảy và mất ổn định dòng chảy: Nghiên cứu hiện tượng mất ổn định dòng chảy, bao gồm đứt gãy tan chảy và vỡ tan chảy.

4. Kiểm tra tăng nhiệt độ: Xác định sự thay đổi độ nhớt nóng chảy khi nhiệt độ tăng.

5. Kiểm tra tăng nhiệt độ áp suất không đổi: Đo điểm làm mềm của vật liệu.

Tiêu chuẩn kiểm tra áp dụng

GB/T 25278-2010: *Nhựa - Xác định tính lưu động của nhựa bằng máy đo lưu biến mao quản và khuôn có khe*

HG/T 4300-2012: *Xác định đặc tính lưu biến của cao su - Phương pháp đo lưu biến mao mạch kiểu pít tông*

ISO 11443-2021: *Nhựa - Xác định tính lưu động của nhựa bằng máy đo lưu biến mao quản và khuôn có khe*

ISO 17744-2004: *Nhựa - Xác định tính lưu động của nhựa bằng máy đo lưu biến mao quản và khuôn có khe*

ASTM D3835-16: *Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để xác định tính chất của vật liệu polyme bằng phương tiện đo lưu biến mao dẫn*

ASTM D5099-08: *Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn cho các đặc tính tổng hợp và xử lý cao su bằng máy đo lưu biến mao dẫn*

Máy đo lưu biến mao quản LISO 11443 ASTM D3835 ISO 17744 ASTM D5099 Máy kiểm tra đặc tính lưu biến của polyme Máy đo lưu biến dòng mao dẫn