干货Joe Flow的流变学小课堂

由于现在流变仪用户通常会拥有多个测试夹具，可以从流变专业角度表征大部分材料。但
是，选择正确的测夹具应该遵循什么标准呢？

选择最合适的测试系统，需要考虑下列问题：
• 样品稠度如何？位于流变之路的哪一段？
• 有无颗粒，粒径大小？
• 样品量有多少？
• 容不容易清洗？
• 样品发生沉降或溶剂是否挥发？
• 不同测试系统的优缺点？
样品稠度？
表1 给出了从低粘度液体到固体不同材料的总览和大致分类。每一列给出最通用测试类型
和推荐测试夹具。

样品粘度越低，测试转子的表面积应该要越大。
低粘度样品通常使用同轴圆筒测试系统测试。在高剪切速率下，离心力导致测试间隙中产
生湍流（Taylor 旋涡），使得表观粘度增加。因此，不应该超过临界剪切速率。

我们的推荐：越是粘性的材料，更应该采用类似锥板或平板测试夹具。
有无颗粒，粒径大小？
测试系统的选择也依赖于样品中颗粒的最大粒径。测试间隙应该足够大，保证颗粒之间无
互相干扰。因此，测试间隙应该至少大于最大粒径的5 倍（10 倍更好）。

这对锥板夹具更为关键，为防止锥和底板发生摩擦，在锥顶端打磨掉一定的高度，成为平
台。图2 显示通用锥板的间隙值。

如果样品中含有颗粒，会在顶端发生聚集，产生不真实的结果。
如果样品中包含大颗粒，应该使用平行板夹具。测量间隙可以根据需要设定(推荐: 0.25
mm ~ 2 mm)。

有多少样品可用于测试？
有时由于只有少量样品而限制了测试夹具的选择，因而无法选择同轴圆筒测试系统。

这种情况下，推荐使用锥板或平行板夹具，比如，只有0.09ml样品，可采用CP40-0.3(直
径: 40 mm, 角度: 0.3°)。

清洗是否困难？
如果测试结束后测试系统难以清洗，可更换为平行板或锥板，同轴圆筒测试系统清洗相对
困难。

所有类型的测试系统都有一次性配件，可抛弃或者单独清洗，一次性配件是固化过程测量
所需要的。

样品是否会沉淀或挥发？
样品含有溶剂，若使用平行板，锥板或双间隙系统，样品可能在边缘变干，导致测试的粘
度偏高。

因此可能的话，请使用同轴圆筒系统，即使样品表面变干，也不影响测试结果。
当使用锥板和平行板测试系统时，有以下几种方法防止样品挥发变干：
使用低粘度硅油涂在样品周围或表面
使用防挥发罩，形成溶剂的饱和蒸气压
如果使用帕尔贴上控温罩，可以使用专用的防挥发模块，达到最大程度的密封和减少样品
裸露面积。

如果样品发生沉降，由于只测试了液相，样品粘度可能偏低，对此类样品推荐使用同轴圆
筒系统。

不同测试系统的优缺点？
特殊情况解决方案

如果样品滑移，应该使用磨砂或刻痕夹具，对挑战性样品需要特殊材质的夹具。如果样品
中颗粒粒径大于1mm，推荐使用球型系统或桨式转子。

如果使用特殊系统，每次都采用相同的方法是很重要的，以获得可以比较的结果。