粘度计的分类和应用

一、粘度计的介绍

粘度计是衡量液体抵抗流动能力的一个重要的物理参数，粘度的测量和石油、化工、电力、纺织、冶金以及国防等领域的关系非常密切，是工业过程控制，提高产品质量，节约与开发能源的重要手段。在物理化学，流体力学等科学领域中，粘度测量对了解流体性质及研究流动状态起着重要的作用。在医学业，测量血液及生理液体的粘度是最新发展起来的诊断学，特别是在心血管疾病和癌、瘤等疑难杂症的重要诊断手段。

流体分牛顿流体和非牛顿流体两类。牛顿流体流动时所需切应力不随流速的改变而改变，纯液体和低分子物质的溶液属于此类；非牛顿流体时所需切应力与牛顿流体相反，高聚物的溶液、混悬液、乳剂分散液体和表面活性剂的溶液属于此类。

二、粘度计的种类

1、  旋转粘度计：布氏粘度计及国内标准中的NDJ系列，还有一种连续追踪淀粉糊化过程中粘度变化最常用的布拉班德粘度计据说也是同样原理，但我没用过不敢评论。

2、  毛细管型：乌氏、品氏、芬氏、逆流等多种形式。

3、  杯型：恩氏粘度计、美国的福特杯、日本察恩杯和我国的涂-4杯。

4、  落球型。

5、  其他：一种可以测量在加热炉中融化的玻璃或陶瓷液滴的粘度，可以进行粘度、表面张力和检出角测量，温度范围从室温到1000℃或2100℃。

生产流程中常用的粘度计有旋转式粘度计、超声波式粘度计和毛细管式粘度计。

旋转式粘度计：一种具有转动测量系统的粘度计。它的种类繁多：按测量参数可分为测转矩式(转速不变)和测转速式（转矩不变）；按装置结构不同可分为同轴圆筒式和锥板式。图1为同轴圆筒结构的测转矩式粘度计。当外筒以一定转速旋转时，测量内筒轴所受的扭转力矩，即可表示粘度。它可测绝对粘度，适用于高温高压，常用于化学纤维、造纸、树脂聚合物等工业生产。

超声波式粘度计：由超声波检测元件和电子仪器组成（图2）。当电子仪器输出脉冲电流，激励浸入被测液体中的铁钴钒弹片，由于磁致伸缩效应（见压磁式传感器），产生了随时间衰减的机械振动。由测量电路测定弹片在液体中的衰减速度即可表示液体的粘度。检测元件耐温达 300℃，还耐高压和耐腐蚀。适用于化工、石油、造纸、橡胶、塑料、油漆和重油燃烧炉控制等。

毛细管式粘度计：采用毛细管测量流体粘度的仪表。流体流过毛细管的行为由泊肃叶方程描述： η= (πr的4次方pt)/(8lv) 式中η为粘度系数,r为毛细管半径,l为毛细管长度，P为毛细管两端的压力差,v为流过液体的体积,t为流过时间。这种粘度计的测量方法有多种，可以测量一定体积的液体在一定压差下流过毛细管的时间，也可以测量单位时间内在一定压差下流出液体的体积，还可以规定一定的流量测量毛细管两端的压差。图3中的粘度计由计量泵将被测液体按一定流量通过毛细管，再由差压计测量毛细管两端的压差，即可表示出粘度值。毛细管粘度计的测量范围较宽、精度较高、简单易维护,可用于高压,但对被测液体清洁度要求高。适于测量润滑油、燃料油等。

三、粘度计的应用

下面以Fungilab粘度计为例。

1、  涂料行业

涂料油浴在存储、运输过程中，希望体系有比较高的粘度，防止颜料和填料的沉淀；

在施工时开始时要求粘度始终，以方便从容器中提取；

在涂刷过程中要求体系粘度较低，有利于涂膜流平，但要求涂膜粘度在一定时间达到较高粘度，以免涂膜产生流挂和流淌现象。

可使用Fungilab仪器：Fungilab标准型粘度计、Stormer型粘度计-GB-9269(1988)建筑涂料粘度的测定 斯托默粘度计法、CAP高剪切粘度计-GB-9751(1988)涂料在高剪切速率下粘度的测定、R/S流变仪、在线粘度计。

2、  日化行业

日化产品的流变性很重要。日化产品在较小的外力作用时，保持较高的粘度，主要是保持产品的稳定性。使用实话产品时，需要经过挤出、手搓等外力作用，这个时候粘度下降要快，方便消费者使用。

触变性即粘度随时间变化的关系。经过剪切后，产品经过一段时间才能回复到原来的粘度。部分日化产品具有一定的屈服应力，即外力作用必须达到一定值，产品才会流动。

洗洁精等洗涤用品只需要满足第一点就可以了；大部分日化产品都具备上面所述的一、二两点，像洗发水、润肤露、沐浴液、护发素等等。指甲油、洗发水等产品都有触变性。屈服应力主要是一些膏体的特性，牙膏和润手霜等等产品都需要测量屈服应力。

Fungilab系列粘度计可以测量粘度或者其他一些特性；YR-1屈服应力流变仪可以方便的测量屈服应力，特别使用QC部门使用；R/S流变仪可以测量粘度随温度、剪切速率/应力变化的曲线，可以设计程序进行触变性测试，能更好的满足研发部门需要；在线粘度计TT-100可以实时监控生产中的粘度变化，及时了解生产动态。

3、  制药行业

一些药品必须控制粘度，如在滴眼剂中调整液体的粘稠度可使滴眼剂在眼内的滞留时间长；在药膏中可以使药膏易于涂抹。在中国药典第二（西药）针对部分药剂需要进行粘度控制提出了要求，例如在附录IF中：乳膏剂应具有适当的粘度，糊剂一般稠度较大。但均应易于涂布于皮肤或者粘膜上，不融化，粘稠度随季节变化应很小。在附录IG（眼用制剂）、附录IQ（耳用制剂）、附录IR（鼻用制剂）和附录IU（凝胶剂）也要求以上制剂应根据需要对粘度进行调节。

在明胶生产和胶囊的制造中，粘度与产品质量息息相关。

Fungilab标准粘度计可以测量药膏、注射液、明胶溶液等粘度，特别是明胶和胶囊行业。如果测量屈服应力，R/S流变仪就是一个很好的选择。在线粘度计是胶囊行业的首选实时粘度测量仪器。

4、  食品行业

乳品中，奶油味和口感与脂肪含量相关很强，而同时奶油味和口感与仪器测定的粘度相关性也很强，酸奶如果粘度控制不当，容易分层；

淀粉的糊化特性是淀粉的重要性质，可以通过粘度—温度曲线来反应；巧克力在生产过程中主要以液体形式存在，其粘度控制对涂附性有很大影响；

果汁在生产过程中要防止果粒和浆液分开，必须控制合适的粘度；

酱料在使用时要求具有可以从瓶子中倒出来，涂抹时又不会流下来；

冰激凌主要成分是水溶胶，所以在冰激凌的生产中，控制冰激凌酱料的粘度，可以做成不同类型的冰激凌。

当然还有其他一些视频也需要测量粘度，比如酱油、糖浆、油脂等。

乳品由于粘度不是很高，用LV机型比较合适；有些乳品是凝固型，可以用桨式转子或者升降支架；巧克力的粘度比较高，采用H机型，最好用可编程式以方便估算屈服应力或者用V型流变仪。淀粉粘度一般采用RV机型+可编程水浴。

除了以上的一些行业，还有石油行业、油墨、电子工业（焊锡膏、银浆）、复合材料（树脂及成型）、润滑油、胶黏剂、沥青、陶瓷、纺织、血液、水煤浆、其他（化工、生物、造纸、玻璃、明胶、增稠剂）会用到旋转粘度计，Fungilab粘度计更是首选。它的高品质和高性能在这些场合得到了最好的体现。

实际工程和工业生产中，经常需要在线检测流体的粘度，以保证最佳的过程运行环境与产品质量，从而提高生产效益。通过在线测量过程中的液体粘度，可以得到液体流变行为的数据，对于预测产品工艺过程的工艺控制，输送性以及产品在使用时的操作性有着重要的指导价值。液体的特性往往与产品的其他特性如颜色、密度、稳定性、固体成分含量和分子量的改变有关系，而检测这些特性的最方便和灵敏的方法就是在线检测液体的粘度。在生产过程中，根据工艺技术要求的范围进行在线粘度检测，可以最大限度的减少产品的报废率和生产线的停工期。