锥板粘度计是一种广泛应用于流体物理性质测量的仪器,尤其在粘度测量领域有着重要的地位。其工作原理基于泊松公式,该公式描述了流体在剪切力作用下产生的剪切应力与剪切率之间的关系。具体来说,当流体受到剪切力时,流体内部会产生剪切应力,这种应力与剪切率成正比,比例系数即为粘度。锥板粘度计通过测量旋转平板所需施加的扭矩来推断粘度值。由于流体粘度会影响流体在剪切力作用下的流动阻力,因此粘度越大,所需的扭矩也越大。通过测量不同转速下的扭矩值,可以绘制出扭矩-转速曲线,进而计算出流体的粘度。
锥板粘度计的标准操作步骤:
一、实验前准备
检查仪器状态
确认仪器放置在平稳、无振动的实验台上。
检查电源连接正常,温控系统(如水浴或电加热)已准备就绪。
确保锥头和平板清洁、无划痕、无残留物。
清洁锥头与平板
使用柔软的无尘布和适当的溶剂(如酒精、丙酮,注意材料兼容性)轻轻擦拭锥头表面和平板。
待其完q干燥后再进行安装或测试。
安装锥头
将选定的锥头(如1°,25mm)小心旋入或卡入主轴,确保安装牢固。
注意避免触碰锥面,防止损伤或污染。
二、设置温控系统
连接温控装置
若使用液体循环温控,将进出液管连接到温控台。
设置目标温度(如25°C、50°C等),并等待温度稳定(通常需5–15分钟)。
启用温度传感器
确保温度探头正确放置,实时监控样品温度。
三、装样
放置样品
使用移液器或刮刀取适量样品(通常0.1–1 mL,具体视锥头尺寸而定)。
将样品滴在平板中心位置。
降下锥头
启动仪器的“下降”或“测量”功能,使锥头缓慢下降至与样品接触。
仪器通常会自动调整至设定间隙(如锥尖距平板微米级),部分机型具有自动间隙校准功能。
去除多余样品
当锥头完q就位后,用细刮刀或吸水纸轻轻刮去边缘挤出的多余样品,避免影响测量。
四、设置测试参数
通过仪器面板或配套软件设置以下参数:
测试模式选择:
单点测量:在固定剪切速率下测量粘度(快速质检常用)。
剪切速率扫描:剪切速率从低到高线性或对数增加,观察粘度随剪切速率的变化(判断剪切变稀/增稠行为)。
时间扫描:在恒定剪切速率下观察粘度随时间的变化(研究触变性、稳定性)。
振荡模式(若为流变仪):测量储能模量(G')、损耗模量(G''),研究粘弹性。
设定参数示例:
剪切速率范围:如1–100 s⁻¹
温度:如25°C
测试时间:如60秒
数据采集频率:如每秒1次
五、开始测量
启动测试
确认所有参数无误后,点击“开始”或“运行”按钮。
仪器将自动控制锥头旋转,采集扭矩、粘度、温度等数据。
实时监控
观察软件界面或显示屏上的曲线变化,确保数据平稳、无异常波动。
六、测试结束与数据处理
结束测试
测试完成后,仪器自动停止。
升起锥头,避免长时间压迫样品。
取下样品
小心取下已测样品,清洁锥头和平板(重复步骤一)。
数据分析
查看粘度-剪切速率曲线、粘度-时间曲线等。
分析材料的流变行为:如是否为牛顿流体、假塑性(剪切变稀)、胀流性、触变性等。
导出数据用于报告或进一步处理。
七、仪器维护
彻d清洁
每次测试后必须清洁锥头和平板,特别是测试高粘度或易固化样品时。
对于难清洗样品,可使用专用清洗液浸泡。
校准(定期进行)
使用标准粘度油(如硅油)进行仪器校准,确保测量精度。
建议每3–6个月校准一次,或根据使用频率和实验室要求执行。
存放
清洁后将锥头妥善存放于保护盒中,避免碰撞。