
要正確理解和使用膠乳高速機械穩定性測定儀,首先必須掌握其基本工作原理。高速機穩儀的設計基于一個核心物理概念——剪切不穩定性。其本質是模擬并加速膠乳在實際生產中所經歷的高剪切過程,從而在實驗室內快速評估其抗機械破壞能力。
膠乳的穩定性主要來自于包圍在每個橡膠粒子表面的雙電層和保護性物質(如皂類)。這些物質在粒子間產生排斥力,防止它們相互靠近并結合。當膠乳受到低速、溫和的剪切時,這種結構能夠保持穩定。然而,當剪切速度急劇升高時,流體產生的強大剪切應力會開始破壞這種平衡。
高速機穩儀的工作過程可以分解為以下幾個步驟:首先,將一定量的膠乳樣品注入一個標準規格的測試杯內。然后,一個特定形狀和尺寸的高速葉片被降入杯中,并浸沒到規定的深度。啟動儀器后,葉片會以一個高的、嚴格固定的轉速(通常為14000轉/分)開始旋轉。
葉片的高速旋轉會在膠乳中產生劇烈的紊流和剪切場。靠近葉片的膠乳層流速快,而遠離葉片的層流速慢,這種極大的速度梯度產生了強大的剪切力。此力足以克服橡膠粒子間的靜電排斥能壘,并剝離或壓縮其表面的保護層。失去了穩定機制的粒子,在頻繁的碰撞中會發生不可逆的聚集,形成微小的凝膠顆粒或凝塊。
隨著測試的進行,這些凝膠顆粒逐漸增多,導致整個體系的粘度開始顯著上升。儀器或操作者通過監測粘度變化或直接觀察,來確定“終點"。這個終點被定義為膠乳粘度增加至一個特定水平,或在葉片周圍出現可見凝膠線的時間點。從葉片啟動旋轉到終點所經歷的秒數,即為該膠乳的機械穩定度。這個值越高,說明該膠乳抵抗高速剪切的能力越強,機械穩定性越好。