[发明专利]低粘度液体粘度的测量方法及流变仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种低粘度液体粘度的测量方法，以及利用该方法测量地粘度液体粘度的旋转流变仪。

背景技术

软物质的流变性质，特别是粘度，对其生产、储运以及使用都十分重要。测量软物质粘弹性行为的经典仪器包括：粘度计、流变仪、动态力学分析仪(DMA)等，近年来也发展出一些基于微流变学及原子力显微镜(AFM)的微扰测量方法，实现微小力和微小形变的精确测量。

目前测量液体粘弹性行为的主要仪器仍然是流变仪。流变仪的基本结构很多，但其基本原理都是对样品施加一个动态的剪切场，跟施加的动态应力比较，得到样品的模量与模量的相位角。例如旋转流变仪，其原理是采用马达带动夹具给样品施加应力，同时用光学解码器测量产生的应变或转速，并通过相应的计算得到样品粘度。

由于液体在测量时内部建立的是迅速衰减的剪切横波，而无法直接确定应力应变数值，这表现为现有的动态测量流变仪很难精确的测量低剪切模量的流体。另一方面传统测量粘度的装置如落球法粘度计、毛细管粘度计等，在测量时，特别是测量低粘度材料时，往往需要很长的测量时间。

综上所述，现有的测量手段无法精确测量低粘度液体的流变性质。

发明内容

本发明解决的第一技术问题是提供一种较为精确地低粘度液体粘度的测量方法。

本发明解决的第二技术问题是提供一种用于测量低粘度液体粘度的流变仪，使得该流变仪能够较精确地测量低粘度液体的粘度。

为解决第一技术问题，本发明采用的第一技术方案是：

一种低粘度液体粘度的测量方法，该方法采用扭摆型流变仪作为测量工具，该流变仪包括其包括圆筒、样品槽，其特征在于该测量方法包括以下步骤：

S10：测量圆筒半径r、圆筒浸入液体的表面积S、液体密度ρ；

S20：测量空载时的力学谱，包括系统的转动惯量I以及系统复模量k+ik′中的储能模量k与损耗模量k′的值；

S30：向样品槽中加入被测量液体，对系统施加振动频率为ω的应力，并测量应力与被测量液体的应变的相位差δ，并绘制相位差-频率曲线；

S40：根据步骤S30的相位差-频率曲线，使外加应力的频率在系统的共振频率附近并测量相位差，然后根据下述公式计算被测体液的粘度η：

η=[(k-Iω2)·tanδ-k′]22ρ(r2S)2·ω2]]>

作为第一技术方案的改进之一：在步骤S30中，首先绘制出空载相位差-频率曲线，并据此估计样品测量时相位差峰值对应的频率，然后根据估计的相位差峰值对应的频率对系统施加应力和测量相应的相位差，同时根据测量结果绘制峰值附近的相位差-频率曲线。

为解决第二技术问题，本发明采用的第二技术方案是：

一种用于测量低粘度液体的流变仪，其包括圆筒、固定架、扭丝、磁铁、磁场线圈、样品槽、激光光源、反射镜、四象限光电二极管，以及数据分析处理系统，该数据处理系统包括粘度计算模块，其特征在于：所述粘度计算模块采用的计算公式为：