Rheometer lab adalah instrumen penting di bidang ilmu material, terutama untuk mempelajari aliran dan sifat deformasi bahan. Viskositas kompleks adalah salah satu parameter utama yang dapat diukur dengan lab rheometer, memberikan wawasan berharga tentang perilaku viskoelastik material. Sebagai pemasok terkemukaRheometer lab, kami baik - berpengalaman dalam bagaimana instrumen ini mengukur viskositas yang kompleks.
Memahami viskositas yang kompleks
Sebelum mempelajari bagaimana rheometer lab mengukur viskositas yang kompleks, penting untuk memahami viskositas kompleks apa yang diwakili. Dalam bahan viskoelastik, yang menunjukkan sifat kental dan elastis, viskositas kompleks (η*) adalah ukuran dari resistensi total untuk mengalir ketika material mengalami geser osilasi. Ini adalah jumlah yang kompleks, terdiri dari bagian nyata (viskositas penyimpanan, η ') dan bagian imajiner (viskositas kerugian, η' '). Viskositas penyimpanan terkait dengan respons elastis material, sedangkan viskositas kehilangan dikaitkan dengan disipasi energi kental.
Prinsip kerja rheometer lab
Rheometer lab biasanya beroperasi berdasarkan mode geser rotasi atau osilasi. Dalam konteks pengukuran viskositas kompleks, mode geser osilasi adalah yang paling relevan. Dalam mode ini, rheometer menerapkan strain geser sinusoidal (γ) atau tegangan geser (τ) ke sampel.
Mari kita asumsikan bahwa strain geser sinusoidal diterapkan pada sampel:
C (t) = γ₀sin (ωt)
di mana γ₀ adalah amplitudo dari regangan geser, Ω adalah frekuensi sudut, dan T adalah waktu.
Respon tegangan geser yang dihasilkan dari bahan viskoelastik juga sinusoidal tetapi mungkin di luar fase dengan strain yang diterapkan:
T (t) = t₀sin (ωt + d)
di mana τ₀ adalah amplitudo tegangan geser, dan Δ adalah sudut fase antara tegangan dan regangan.
Mengukur viskositas kompleks
Viskositas kompleks η* didefinisikan sebagai rasio amplitudo tegangan geser terhadap amplitudo regangan geser:
H* = T₀/C₀
Ini juga dapat diekspresikan dalam hal viskositas penyimpanan η 'dan viskositas kerugian η' 'sebagai:
H* = h ' + ih' '
Dimana h '= (t₀/c) cosd dan h' '= (t₀/c) sind
Untuk mengukur parameter ini, rheometer pertama mengukur amplitudo regangan geser yang diterapkan γ₀ dan tegangan geser yang dihasilkan τ₀. Sudut fase Δ antara tegangan dan regangan juga diukur.
Dalam rheometer lab yang dirancang dengan baik, motor presisi digunakan untuk menerapkan strain geser sinusoidal. Sampel ditempatkan di antara dua pelat atau geometri kerucut - dan - pelat. Salah satu pelat diperbaiki, sementara yang lain digerakkan oleh motor untuk membuat gerakan osilasi.
Rheometer dilengkapi dengan sensor untuk mengukur tegangan geser dan regangan secara akurat. Sebagai contoh, sensor torsi mengukur tegangan geser, sedangkan enkoder mengukur perpindahan sudut, yang digunakan untuk menghitung regangan geser.
Setelah nilai γ₀, τ₀, dan Δ diukur, viskositas penyimpanan η 'dan viskositas kerugian η' 'dapat dihitung seperti dijelaskan di atas. Viskositas kompleks η* kemudian dapat ditentukan baik dalam bentuk besar - bentuk fase (| η* | = √ (η'² + η''²) dan sudut fase δ) atau dalam bentuk kompleks (η ' + iη' ').
Faktor yang mempengaruhi pengukuran
Beberapa faktor dapat mempengaruhi keakuratan pengukuran viskositas kompleks menggunakan rheometer lab.
Persiapan sampel: Sampel harus disiapkan dengan benar untuk memastikan distribusi bahan yang seragam antara geometri pengukur. Setiap gelembung udara atau ketidakhomogenan dalam sampel dapat menyebabkan pengukuran yang tidak akurat. Misalnya, dalam kasus polimer, sampel mungkin perlu dilebur dan didegrasikan sebelum pengujian.
Suhu: Suhu memiliki dampak signifikan pada sifat viskoelastik bahan. Sebagian besar rheometer lab dilengkapi dengan sistem suhu - kontrol untuk mempertahankan suhu konstan selama pengukuran. Perubahan suhu dapat menyebabkan perubahan mobilitas molekuler material, yang pada gilirannya mempengaruhi viskositas kompleks. Misalnya, seiring dengan meningkatnya suhu, viskositas kompleks polimer biasanya berkurang.
Frekuensi: Frekuensi sudut Ω geser osilasi juga mempengaruhi viskositas kompleks. Pada frekuensi rendah, material mungkin berperilaku lebih seperti cairan kental, dan viskositas kehilangan dapat mendominasi. Pada frekuensi tinggi, respons elastis menjadi lebih menonjol, dan viskositas penyimpanan dapat meningkat. Oleh karena itu, penting untuk mengukur viskositas kompleks pada berbagai frekuensi untuk sepenuhnya memahami perilaku viskoelastik material.
Aplikasi pengukuran viskositas kompleks
Pengukuran viskositas kompleks menggunakan rheometer lab memiliki banyak aplikasi di berbagai industri.
Industri polimer: Dalam industri polimer, pengukuran viskositas yang kompleks digunakan untuk mengkarakterisasi struktur molekul dan perilaku pemrosesan polimer. Misalnya, viskositas kompleks dapat memberikan informasi tentang tingkat percabangan, distribusi berat molekul, dan silang - menghubungkan polimer. Informasi ini sangat penting untuk mengoptimalkan kondisi pemrosesan, seperti ekstrusi dan cetakan injeksi.
Industri Makanan: Dalam industri makanan, pengukuran viskositas yang kompleks dapat digunakan untuk mempelajari sifat reologi produk makanan seperti saus, krim, dan adonan. Memahami viskositas yang kompleks membantu mengendalikan tekstur, stabilitas, dan sifat sensorik produk makanan.
Industri kosmetik: Produk kosmetik, seperti lotion dan krim, juga memiliki persyaratan reologi spesifik. Mengukur viskositas kompleks memungkinkan produsen untuk memastikan spreadabilitas, stabilitas, dan nuansa sensorik yang tepat dari produk mereka.
Instrumen komplementer di lab
Sebagai pemasokRheometer lab, kami juga menawarkan instrumen terkait lainnya yang dapat melengkapi pengukuran viskositas kompleks. Misalnya, aMesin pengujian tarik labdapat digunakan untuk mengukur kekuatan tarik dan sifat perpanjangan bahan. Informasi ini dapat digunakan bersama dengan data viskositas yang kompleks untuk sepenuhnya memahami perilaku mekanis bahan.
Instrumen lain yang berguna adalahMesin Kulas Karet Lab. Mesin ini digunakan untuk mencampur dan menguleni senyawa karet. Pencampuran yang tepat sangat penting untuk mendapatkan pengukuran reologi yang akurat, karena memastikan sampel yang homogen.
Kesimpulan
Mengukur viskositas kompleks menggunakan rheometer lab adalah alat yang ampuh untuk memahami perilaku viskoelastik bahan. Dengan menerapkan geser osilasi dan mengukur respons stres yang dihasilkan, rheometer dapat secara akurat menentukan viskositas kompleks, viskositas penyimpanan, dan viskositas kehilangan sampel. Namun, penting untuk mempertimbangkan faktor -faktor seperti persiapan sampel, suhu, dan frekuensi untuk memastikan pengukuran yang akurat.
Jika Anda tertarik untuk membeli rheometer laboratorium atau peralatan laboratorium terkait lainnya untuk penelitian atau aplikasi industri Anda, kami mengundang Anda untuk menghubungi kami untuk informasi lebih lanjut dan untuk membahas persyaratan spesifik Anda. Tim ahli kami siap membantu Anda menemukan solusi yang paling cocok untuk kebutuhan Anda.
Referensi
- Ferry, JD (1980). Sifat viskoelastik polimer. John Wiley & Sons.
- Macosko, CW (1994). Reologi: Prinsip, Pengukuran, dan Aplikasi. Penerbit VCH.
- Mezger, TG (2014). Buku Pegangan Reologi: Untuk pengguna rheometer rotasi dan berosilasi. Jaringan Vincentz.
