[发明专利]确定流体流变特性的方法和设备及相应的识别方法

说明书

本发明涉及确定流体流变特性的方法和设备及应用该方法和/或该设备的识别方法。

存在大量本发明要处理的日常生活中碰到的流体。仅作为说明的目的，尤其可以举出泡沫、乳状液如蛋黄酱，或者还有浓缩表面活性剂如香波的各种相。这些流体一般通过混合不同组分得到，所述组分比如是油、水、表面活性剂、聚合物或者还有酒精。

在这种情况下，配方工程师必须制定出配方，该配方是有效的(比如，在香波的情况下，具有洗涤功能(lavante))，但所述配方同时应是随时间稳定的，易操作的，且具有令消费者舒适的质地。为此，掌握这些配方的流变特性是必要的，以便能够调整之。实际上，考虑到这些性质对所考虑的流体的制造过程、泵送过程和混合过程具有直接的影响，这些性质是相当重要的。

正如公知的，在简单流体比如水的情况下，黏度和作用于该流体的剪切率(taux de cisaillement)无关。这种流体于是称为牛顿流体。

对于复杂流体情况则不同，复杂流体的特征在于存在介于分子尺度和样本尺度之间的中间尺度级(échelle de taille intermédiaire)。所述尺度级比如为乳状液中的液滴的尺度或者还有泡沫中的泡的尺度。

这些称为非牛顿流体的复杂流体的黏度易于在作用于其上的应力增大时产生变化。这些流体的流变响应因而不是黏度的唯一系数，而是称为流动曲线(流变曲线)的响应曲线。流动曲线代表应力随剪切率的变化，该曲线的局部斜率为对应于所考滤的剪切率的黏度。

为调整配方的黏度，通常加入增稠剂，比如聚合物或者盐的溶液，或者加入胶凝剂，其例如是聚合物或者蛋白质。为了精确确定该黏度值，通常制备组分变化的不同混合物。其力学性质接着利用公知为流变计的合适的仪器进行测量。

一种此类的流变计比如是由TA INSTRUMENTS生产的，商品名为AR1000N。其包含两同轴圆柱体，所述圆柱体限定了一中间空间，所述空间中加入希望确定其流变性质的流体。

一力偶通过一电动机作用于内圆柱体上。在这种情况下，这涉及测量所述电动机轴的转速，可以理解，所述转速越大，所述流体的黏度越小。

不过，所述流变计的使用也带来一定的不足。

首先，其导致流体的高消耗，因为每次测量要求使用一难以忽略的量的组分，一般介于5到30立方厘米之间。而且，所述流变计的操作比较令人厌烦，因为每次测量都相应地要制备待测量的样品。

另外，一般地，工业界持续存在开发新产品的需求，所述新产品具有新性质，比如新的化合物或者包含新化学产品的新组分和/或与化学产品的新组合。所述新产品的流变学特性对于许多的应用是很重要的，要求经常地在研究开发过程中测试。存在对加速所述研究开发过程的方法和设备的需求，比如测试更大数量的产品和/或对更小的量的产品实施测试，和/或更快地实施测试。

明确了了上面这些后，本发明致力于弥补上面所述的现有技术的各种不足和/或满足上面所述的需求。

特别地，本发明致力于实施一方法，所述方法可以使用极少量的流体确定该流体的流变特性。其尤其致力于这样一种方法，所述方法可以得到和现有技术中的流变计相同的性质。

本发明还致力于提出一体积小且结构简单的设备，所述设备借助有限数量的外部仪器可以实施该方法。

为此，本发明的目的在于一种确定未知流体的流变特性的方法，所述方法包含以下步骤：

让基准流体(fluide étalon)和所述未知流体在流动微槽中平行流动，所述基准流体的流变特性已知，所述未知流体的流变特性待确定；

在所述并行流动中，识别表示所述两流体之间的界面的数据；和

基于所述或者每个识别的数据，确定所述未知流体的流变特性。

本发明的目的还在于实施如上所述的方法的设备，所述设备包含确定所述未知流体的流变特性的装置，所述装置包含：

主体，其尤其形成板状；

流动微槽，设置于所述主体中，适于接纳所述未知流体和所述基准流体的平行流动；

将所述两流体引入所述流动微槽中的引入部件；

在所述平行流动中，识别表示所述两流体之间的界面的数据的识别部件；和

基于所述或者每个识别的数据，确定所述未知流体的流变特性的确定部件。

最后，本发明的目的还在于一种识别尤其具有令人感兴趣的流变性质的化合物、化合物的组合或者混合物的方法，所述方法包含以下步骤：

a)制备至少两种不同的产品、组合或者混合物；

b)通过如上所述的方法和/或借助于如上所述的设备测量至少一种流变特性；