博勒飛RSO流變儀膏體樣品的流變及粘彈性

前言

凝膠，膏體類(lèi)物質(zhì)屬于粘彈性物質(zhì)，表現(xiàn)為兼具粘性和彈性特性的流變學(xué)行為。針對(duì)這些較為“粘稠”物質(zhì)，需要同時(shí)分析粘性流動(dòng)行為以及粘彈性行為，才能完整地表征其流變特性。RSO震蕩流變儀配備空氣軸承，具備旋轉(zhuǎn)測(cè)量和震蕩測(cè)量功能，是實(shí)現(xiàn)流動(dòng)行為測(cè)試和粘彈性測(cè)試的理想工具。
 

測(cè)試設(shè)備

• 儀器：RSO震蕩流變儀

• 轉(zhuǎn)子：錐型轉(zhuǎn)子

• 軟件：Rheo3000

• 溫度：25℃，Peltier溫控

• 樣品：牙膏A和牙膏B

方法與結(jié)果

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流動(dòng)曲線

• 設(shè)置剪切率掃描范圍為0.1-100S^-1，根據(jù)圖1（剪切應(yīng)力VS剪切速率）和圖2（粘度VS剪切速率）可知，樣品A和B均屬于典型的剪切變稀流體，當(dāng)剪切速率增加時(shí)，樣品的粘度下降。

2

屈服應(yīng)力

• 屈服應(yīng)力是指流體在剪切應(yīng)力的作用下發(fā)生形變的閾值。通過(guò)繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線（如圖3所示），使用Rheo3000軟件計(jì)算，樣品A和樣品B的屈服應(yīng)力分別為122.6Pa，65.2Pa。屈服應(yīng)力越大，表明樣品越不易流動(dòng)。屈服應(yīng)力有助于保持多相混合體系的穩(wěn)定性，防止粒子沉降，延長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期。

3

觸變性分析

• 采用三階段法分析樣品的觸變及回復(fù)特性：將樣品加載至錐/板測(cè)量系統(tǒng)中，以低剪切速率(0.1 S^-1)連續(xù)剪切60 S后，立即將剪切速率增大到100 S^-1，連續(xù)剪切60 S；再將剪切速率恢復(fù)至0.1 S^-1，繼續(xù)剪切60 S。觀察兩種樣品動(dòng)力粘度的變化過(guò)程。

• 據(jù)圖4可知：兩種樣品在低剪切條件下均有較高的粘度，有利于保持混合體系的穩(wěn)定性。當(dāng)剪切率突然增加時(shí)，兩種樣品的粘度均表現(xiàn)為顯著下降，流動(dòng)性增加；剪切率再次降低時(shí)，樣品B的粘度迅速回復(fù)至初始狀態(tài)，樣品A的回復(fù)速率則較為緩慢。
   

      

   

4

粘彈性分析

• 應(yīng)變振幅掃描是固定掃描頻率，觀察儲(chǔ)能/損耗模量在不同應(yīng)變條件下的變化情況。通過(guò)振幅掃描，可以確定樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞情況，以及樣品的線性粘彈區(qū)范圍，因?yàn)橹挥性诰€性粘彈區(qū)范圍內(nèi)測(cè)量才能獲得樣品的特性流變學(xué)常數(shù)。

• 掃描頻率為1Hz，在應(yīng)變范圍為0.1%～1內(nèi)對(duì)兩種膏體樣品（本案例為牙膏）進(jìn)行振幅掃描。掃描圖譜如圖5所示：這兩種樣品的線性粘彈區(qū)間在0.1%～0.5%之間。在該范圍內(nèi)，儲(chǔ)能模量大于損耗模量，說(shuō)明在低剪切條件下，這兩種樣品不易流動(dòng)，性質(zhì)穩(wěn)定。隨著應(yīng)變幅度的增加，儲(chǔ)能模量逐漸降低，損耗模量增加，兩條曲線相交，樣品的流動(dòng)性逐漸增加。
   

     

附言

AMETEK Brookfield作為世界上的儀器生產(chǎn)商，一直致力于為廣大用戶(hù)提供質(zhì)量穩(wěn)定可靠，測(cè)量精確度高，測(cè)量重復(fù)性好的產(chǎn)品。

RSO流變儀是Brookfield全新推出的高性能震蕩流變儀。該儀器配備空氣軸承，可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)測(cè)量和震蕩測(cè)量，是進(jìn)行質(zhì)量控制、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和研究的理想工具。