非牛顿流体黏度计量标准研制

摘要

根据测量对象，黏度计量可分为牛顿流体计量和非牛顿流体计量。目前，牛顿流体计量问题已得到较好解决，很多国家已建立相应的量值传递和溯源体系。非牛顿流体黏度测量过程控制较复杂、体系稳定性较差，因而至今没有建立有效、可靠的国际计量标准体系。美国、德国和日本等少数先进工业国家开展了一些建立非牛顿流体黏度标准装置和研制相关标准物质的研究，但至今没有一种标准物质收录于国际标准物质库(COMAR)。
　　非牛顿流体黏度测量方法包括毛细管法和旋转法，其中，毛细管法是离线式测量，一般只能测量线性、低黏度样品;旋转法是国际公认的非牛顿流体标准方法，已经在德国和日本的非牛顿流体计量研究中得到应用。但是，其测量结果的准确性和重复性较差，通常不作为黏度基准和标准计量方法，故提高旋转法黏度测量精确度和重复性成为非牛顿流体黏度研究的焦点。
　　本论文选用旋转法中的应力控制型旋转流变仪测量非牛顿流体的黏度，选题来自科技部支撑课题“非牛顿流体计量技术研究”。该支撑课题的目标是建立我国的非牛顿流体计量标准装置，并研制一系列非牛顿流体黏度标准物质。
　　本论文的工作主要是:研究、建立非牛顿流体黏度计量标准方法，并采用该方法测试不同非牛顿流体的黏度，以此找寻、确定稳定的非牛顿流体标准物质候选物。
　　论文主要内容如下:
　　1.研究、建立非牛顿流体计量标准方法:
　　(a)对仪器本身的剪切速率进行了校准，使转速标称值与实测值的误差在0-1％，以确保黏度测量精度;
　　(b)探讨了不同黏度测量模式时仪器系统惯量对黏度测量结果的影响:考察了仪器输出扭矩随测量时间的变化;采用阶梯变化和恒定剪切速率模式测量黏度，仪器系统惯量对黏度测量结果的影响较小，而采用连续变化剪切速率模式测量时，仪器系统惯量对黏度测量结果的影响较大;
　　(c)考察了不同测量条件（如夹具类型、室温或浴槽温度、恒温时间和加样量等）对黏度测量结果的影响;
　　2.在上述研究基础上，确定PEO/SiO2水溶液、聚异丁烯/苯类油基体系可作为非牛顿流体黏度测量标准物质候选物。
　　通过校准仪器、确定标准测量方法，提高黏度测量结果精确性，对建立非牛顿流体黏度计量体系意义重大。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 黏度概述

1．1．1 流体分类

1．1．2 黏度测量意义

1．2 黏度测量方法

1．2．1 毛细管法

1．2．2 旋转法

1．3 本课题研究目的及意义

2．1 引言

2．2．2 实验步骤

2．3 结果与讨论

2．3．1 转子系数校准

2．3．2 转速的校准装置实验原理

2．3．3 转速的校准装置误差分析

2．3．4 DHR-2型旋转流变仪转速的校准

2．4 本章小结

第三章 系统惯量对旋转流变仪测量结果影响

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要仪器和试剂

3．2．2 旋转流变仪黏度测量模式分析

3．3 结果与讨论

3．3．1 同轴圆筒式夹具三种不同测量模式对黏度测量结果影响

3．3．2 锥-板式夹具三种测量模式对黏度测量结果影响

3．3．3 系统惯量对牛顿流体黏度测量结果影响

3．3．4 系统惯量对非牛顿流体黏度测量结果影响

3．4 本章小结

第四章 不同测量条件对旋转流变仪黏度测量结果影响

4．1 引言

4．2．2 DHR-2旋转流变仪夹具参数

4．3 结果与讨论

4．3．1 同轴圆筒和锥-板两种夹具分别对黏度测量结果影响

4．3．2 环境温度对黏度测量结果影响

4．3．3 浴槽温度对黏度测量结果影响

4．3．4 恒温时间对黏度测量结果影响分析

4．3．5 加样量对黏度测量结果影响分析

4．4 本章小结

第五章 旋转流变仪非牛顿流体黏度测量应用

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 主要仪器和试剂

5．2．2 PEO/SiO2水溶液配置

5．2．3 聚异丁烯／苯类油基体系配制

5．3 结果与讨论

5．3．1 PEO／SiO2水溶液黏度测量

5．3．2 聚异丁烯／苯类油基体系黏度测量

5．4 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

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