Реометры

Реометр — это лабораторный прибор, предназначенный для измерения реологических свойств материалов. Он позволяет анализировать, как вещества деформируются, текут и восстанавливаются под действием внешних сил. Это критично для контроля качества в дорожном строительстве, нефтехимии, пищевой промышленности и медицине.

Реометры измеряют такие параметры, как:

• Вязкость (η) — сопротивление течению.
• Модуль упругости (G') — способность материала восстанавливаться.
• Модуль потерь (G'') — энергия, рассеиваемая в виде тепла.
• Фазовый угол (δ) — баланс упругих и вязких свойств.

Основные типы реометров

Реометры классифицируются по принципу действия и геометрии измерительных систем. Основные разновидности:

1. Ротационные реометры

Принцип работы:
Измеряют вязкость и упругость при вращательном движении шпинделя или пластины.

Геометрии:

• Коаксиальные цилиндры.
• Конус-пластина.
• Параллельные пластины.

Область применения:

• Краски, смазки, пищевые продукты (майонез, кетчуп).
• Тестирование тиксотропии (зависимости вязкости от времени и скорости сдвига).

Примеры:

• Brookfield DV-II+ Pro (для контроля качества лаков и красок).
• Anton Paar MCR (универсальный реометр с режимами ротации и осцилляции).

2. Капиллярные реометры

Принцип работы:
Анализируют течение материала через узкий канал (капилляр) под давлением.

Особенности:

• Подходят для вязких жидкостей и полимерных расплавов.
• Позволяют определить неньютоновское поведение (например, псевдопластичность).

Область применения:

• Нефтехимия: тестирование битума, смазочных материалов.
• Производство полимеров: анализ расплавов полиэтилена, полипропилена.

Примеры:

• Göttfert Rheograph 2003 (для полимерных расплавов).
• Canon Ubbelohde (для измерения кинематической вязкости нефтепродуктов).

3. Осцилляционные реометры (DSR)

Принцип работы:
Прикладывают малые гармонические деформации (колебания) и анализируют упругую (G') и вязкую (G'') составляющие.

Подтип: DSR (Dynamic Shear Rheometer)

• Использует сдвиговую геометрию (параллельные пластины).
• Применяется в дорожном строительстве по стандартам ASTM D7175 и AASHTO T 315.

Область применения:

• Анализ битума и асфальтобетона.
• Исследование гелей, биотканей, композитов.

Примеры:

• TA Instruments DSR 301 (для дорожных и биомедицинских исследований).
• Rheotest RN 5.1 – 5.3 (для полимеров и других задач)
• Anton Paar MCR 702 TwinDrive (высокоточный осцилляционный реометр).

DSR-реометр или динамический сдвиговой реометр (Dynamic Shear Rheometer) — это тип осцилляторного реометра, предназначенный для высокоточного анализа вязкоупругих свойств материалов в режиме сдвига. Хотя он широко применяется в дорожной отрасли для оценки битума, его функциональность значительно шире: от исследований в фармацевтике и пищевой промышленности до анализа полимеров и нефтехимии.

Области применения DSR-реометров:

1. Полимерная промышленность
• Оценка упруго-вязких свойств полимеров, компаундов, эластомеров.
• Контроль фазовых переходов, кристаллизации, сшивки.
2. Пищевая промышленность
• Изучение текстуры, текучести и стабильности йогуртов, соусов, желе.
• Анализ гелеобразования, тиксотропии и поведения при хранении.
3. Фармацевтика и косметика
• Разработка кремов, мазей, гелей и лосьонов.
• Оценка консистенции и стабильности при транспортировке и применении.
4. Нефтехимия
• Анализ смазок, буровых растворов, эмульсий.
• Измерение вязкоупругости при высоких температурах и давлениях.
5. Научные исследования
• Исследование неньютоновских жидкостей и мягких материалов.
• Оценка структурных переходов, сол-гель переходов, механических характеристик биоматериалов.

Как выбрать реометр?

Выбор зависит от:

1. Типа материала:
• Жидкие/полужидкие → ротационные или капиллярные.
• Твердые/полутвердые → осцилляционные (DSR).
2. Цели исследования:
• Контроль качества → ротационные или капиллярные.
• Научные исследования → осцилляционные с DSR-режимом.
3. Стандартов:
• Для дорожного строительства → DSR по ASTM D7175.
• Для пищевой промышленности → ротационные по ISO 3219.

Популярные стандарты