cmc粘度测定中的常见问题[2]

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1、对羧甲基纤维素钠粘度测定中常见问题的研究摘要：本文介绍了三种不同的旋转粘度计的作用原理和不同之处，并解释了不同转子转速条件下测量数据不同的原因，指出旋转粘度计只能测量在固定条件下的粘度，并根据所测数据举例列出不同粘度的CMC用不同粘度计所测数据的对照参考表。关键词：羧甲基纤维素钠旋转粘度计非牛顿流体粘度引言：GB1904-2005中采用Brookfield型或同类型粘度计，选用不同的转子转速测量不同量程的羧甲基纤维素钠（简称CMC）粘度。但是目前国内测定CMC粘度的旋转粘度计主要有三种：NDJ-1型、NDJ-79型和Brookfield粘度计，不同厂家应用不同的粘度计，采用的转子转速也不

2、尽相同，就出现了测量数据的误差，人们就会认为数据错误或仪器不准确。为了解释这种现象，现对CMC流变特性及这三种粘度计不同原理加以论述。一、CMC的非牛顿流体特性导致不同条件下测定粘度值不同根据内摩擦剪应力与速度变化率的不同，粘性流体可分为牛顿流体和非牛顿流体，牛顿内摩擦定律表示：流体内摩擦剪应力和单位距离上的两层流体间的相对速率成比例，比例系数μ称为流体动力粘度，常简称粘度，μ为常数，称为牛顿流体，否则为非牛顿流体。牛顿粘性定律为： τ=μdu/dyτ为剪应力，du/dy为剪切应变率，斜率μ为粘度系数。牛顿流体流动时所需剪应力不随流速的改变而改变，纯流体和大分子物质的溶液属于此类；非牛顿

3、流体流动时所需剪应力随流速的改变而改变，高聚物的溶液属于此类。在低浓度时有些溶液能表现出牛顿流体的特性，但随着溶液的浓度的提高，其流变特性逐渐转为非牛顿流体，流体粘度随剪切速率的增加明显减小。通过大量数据表明，对于低粘度CMC，在其溶液浓度较低（3％以下），流体呈现出很好的牛顿流体特征，但随着CMC浓度的增加，流体特征逐渐呈现为非牛顿流体；对于高分子高粘型CMC胶液浓度即使在很低的情况下也只是呈现非牛顿流体特征。现以不同粘度范围的CMC测得数据为例列表如下：表1用NDJ-1粘度计不同转子转速测得高粘CMC数据（0.5％溶液）1#6r/min1#12r/min1#30r/min1#60r/

4、min读数×系数23.4×1045.2×5＞100＞100粘度，mpa.s234226//2#6r/min2#12r/min2#30r/min2#60r/min读数×系数5×509.7×2522.4×1040.5×5粘度,mpa.s250242.5224202.5表2用NDJ-1粘度计不同转子转速测得低粘CMC数据（2％溶液）1#6r/min1#12r/min1#30r/min1#60r/min读数×系数12.5×1024.2×562.6×2＞100粘度,mpa.s125121125.2/2#12r/min2#30r/min2#60r/min读数×系数5.5×2513.0×1026.5×

5、5粘度,mpa.s137.5130132.5表3高粘CMCNDJ-1粘度计不同转子转速之间数据差异％1.0％溶液2#转子3#转子0.5％溶液3#转子2#转子6与12r/min间14.818.218.23.012与30r/min间/20.89.27.930与60r/min间/18.77.310.1表4低粘CMCNDJ-1粘度计不同转子转速之间数据差异％2.0％溶液1#转子2#转子3.0％溶液2#转子3#转子6与12r/min间3.25///12与30r/min间3.405.608.005.6030与60r/min间/0.95/3.92注：表格中划“/”处为粘度计指针＞100测不出数据和无法

6、计算的从表1至表4可以看出，高粘1.0％溶液不同转子转速间差异基本在10-20％之间，0.5％的溶液数据差异基本在10％以下；低粘2.0%溶液不同转子转速间测量数据差异基本在6.0％以下，3.0％溶液数据间差异基本在8.0％以下，表明高粘CMC即使在0.5％浓度下仍表现为非牛顿流体的特性，低粘CMC即使在2.0％浓度下仍表现为牛顿流体的特性。所以高粘度的CMC用旋转粘度计测出的数据为表观粘度。但是牛顿流体与非牛顿流体间没有绝对的界限，所以CMC的这种特性也就没有明显的粘度界限说明哪个是牛顿流体哪个是非牛顿流体。二、旋转粘度计的型号在CMC粘度测定中容易出现的问题旋转粘度计在测量过程中出现

7、不同转子转速测量数据不同的现象经常会被认为是测量不准确或者怀疑粘度计有问题，实际是因为不同转子转速对溶液的剪应力不同，旋转粘度计测量的是各种牛顿流体的绝对粘度和非牛顿流体的表观粘度。Brookfield粘度计是全球最经典的、国际上通用的标准粘度计。NDJ-1型粘度计与Brookfield粘度计作用原理相同，均配以多种不同的转子转速，测量不同量程范围内的液体粘度。转子的大小不同，与液体的接触面积不同；转速不同，对流体的切变速率不同，根