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介紹

粘度是流體粘滯性的一種量度，是流體流動(dòng)力對(duì)其內(nèi)部摩擦現(xiàn)象的一種表示。但是對(duì)于許多實(shí)驗(yàn)室而言，傳統(tǒng)的流變性測(cè)量設(shè)備操作耗時(shí)或者無(wú)法在所需的條件下進(jìn)行測(cè)試。FLUIDICAM RHEO 流動(dòng)運(yùn)動(dòng)粘度儀采用新的流變測(cè)試技術(shù)，只需簡(jiǎn)單的設(shè)置即可測(cè)量流體在不同溫度下粘度隨剪切速率的變化。

多嵌段共聚物由于嵌段種類或排序的不同會(huì)表現(xiàn)不同的物理性質(zhì)。本文研究的生物聚合物是 (PEO)x(PPO)y(PEO)x)。這種聚合物由于在特定溫度下具有特殊的可逆溶膠-凝膠相轉(zhuǎn)變過(guò)程而被眾所周知，非常適合用于創(chuàng)新的藥物輸送系統(tǒng)研究。在本文中，使用了兩種不同的三嵌段共聚物溶液來(lái)驗(yàn)證FLUDICAM的實(shí)力，F(xiàn)127 (中央PPO分子量Mw=3600 g/mol 和70% PEO) 和F68 (中央PPO分子量Mw=1800 g/mol 和80% PEO)。

測(cè)試技術(shù)

FLUIDICAM RHEO使用微流控原理測(cè)量樣品的粘度。樣品和粘度標(biāo)準(zhǔn)品同時(shí)被注射到微流控通道中(尺寸2.2mm X 150μm) 經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈的剪切， 通過(guò)電腦調(diào)整注入泵的速度即可調(diào)整剪切速率。在這個(gè)條件下，界面位置與樣品和粘度標(biāo)準(zhǔn)品的粘度比相關(guān)。通過(guò)高清攝像機(jī)獲取層流流體界面的位置，然后軟件自動(dòng)繪制樣品在不同剪切速率或溫度下的粘度曲線。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

FLUIDICAMRHEO的可視系統(tǒng)允許用戶在測(cè)量時(shí)隨時(shí)觀察界面變化情況，下圖是20.1%聚合物溶液在測(cè)量過(guò)程中的界面照片：

1）粘度隨剪切速率的變化

設(shè)置測(cè)試條件后，自動(dòng)分析樣品流變性。剪切范圍保持不變從(500-1000 s-1)，但是溫度從5℃梯度增加至70℃。 Fig. 1 展示了濃度為20.1%聚合物溶液在不同溫度下的粘度曲線。

平均樣品測(cè)試測(cè)試一條6點(diǎn)的粘度-剪切速率曲線僅需要750μL樣品，每個(gè)溫度下的測(cè)量只需要4min。從數(shù)據(jù)上可見(jiàn)，聚合物粘度隨著溫度增加而逐漸增加，并且以40℃為界，流動(dòng)性質(zhì)從牛頓流體轉(zhuǎn)變成了剪切稀釋型流體。

Fig1.Viscosity of a 20.1% solution as a function of shear rate at different temperatures

2）粘度隨溫度的變化

對(duì)比了兩個(gè)溶液剪切頻率在700s-1時(shí)的粘度隨溫度的變化。

Fig 2.Viscosity of different poloxamer solutions as a function of temperature at 700 s-1

由于聚合物溶液的流變性質(zhì)隨著溫度發(fā)生了改變，樣品粘度在一定范圍內(nèi)隨著溫度增加而增加。常溫時(shí)兩者粘度接近，濃度較大的聚合物溶液粘度受溫度應(yīng)該更加明顯。

17.5%的溶液在40°C以下粘度基本沒(méi)有變化。 當(dāng)超過(guò)此溫度，粘度從20cp快速的增加到56℃的234cP。

但是, 20.1% 的溶液在 25°C以上粘度就開(kāi)始迅速增加，粘度從最初的35cP增加到60°C的795cP。

結(jié)論

FLUIDICAM RHEO可以快速測(cè)量樣品粘度，并進(jìn)行高通量的溫度掃描。使用非常小的樣品體積，可以精確快速地調(diào)節(jié)樣品溫度，從而獲得聚合物溶液隨溫度的流動(dòng)特性。由于具有非常高的精度，樣品即使只有微小的濃度差異也可以精確地測(cè)量粘度性質(zhì)的區(qū)別。

FLUIDICAM RHEO照片

儀器優(yōu)勢(shì)：

快速和簡(jiǎn)單 – 一鍵設(shè)置剪切速率和溫度掃描方式

精確 – 持續(xù)與標(biāo)準(zhǔn)粘度溶液進(jìn)行對(duì)比

低樣品體積–樣品消耗小于1mL