颗粒特性与浆料流变性.ppt

颗粒特性与浆料流变特性基础知识 郝武昌 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 日常生活中 大多数材料都是将一种物质 往往是微粒 分散在另一物质当中的分散体系 这些材料包括电子浆料 粘合剂 胶体 化妆品以及油漆 油墨和涂料 药物以及聚合物体系等 通过改变颗粒特性可以控制流变特性 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 举例来说 在油墨 浆料 行业中 了解流变性和颗粒特性之间的关系 可以指导我们在保持印刷所需要的流变特性不变的前提下 改变固体颜料的含量 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 分散体系的物理特性 如平均粒度大小 粒度分布 Zeta电位或颗粒电荷 甚至颗粒形状等都有助于影响整个体系的流变特性 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 粒度大小 颗粒形状以及Zeta电位是怎样影响体系的流变特性 怎样通过这些知识控制材料的流变特性 帮助您了解分散体系的一些基本特性 通过改变颗粒特性来改变浆料流变特性10种方法 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 1 减小颗粒粒度通常会增大粘度如果体积分数不变 颗粒尺寸减小时 颗粒的数量将有所增加 因此 颗粒间的相互作用将有所增强 所以样品的粘度一般也会增加 颗粒与颗粒之间的作用力属于弱相互作用力 所以在低剪切速率下表现的更加明显 减小颗粒粒度通常会增大粘度 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 2 增大粒度通常会减小粘度如果粒度增大 就会导致颗粒间相互作用数量减小 同样 由于这种作用力的比较弱 在低剪切力的情况下 这种影响表现得最为显著 增大粒度通常会减小粘度 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 3增加粒度分布 径距 通常会减小粘度如果颗粒平均粒度相同 径距大 分布广 多分散性强 的颗粒比分布窄的颗粒堆积得更好 宽分布的颗粒具有更大的自由空间可以活动 样品更加容易流动 即粘度较低 因此较窄粒度分布能增加体系的稳定性 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 4颗粒的粒度大小和粒度分布对粘度的影响可以结合使用 达到一些有趣的效果如果体积分数相同 粒度相对较大的样品中含有小部分的小颗粒 其粘度将低于仅含小颗粒或尽含大颗粒的样品 这主要是由于粒度大小和粒度分布都会改变颗粒间相互作用力从而影响体系的流变特性 虽然两者都会影响粘度 但在这种情况下 多分散性的影响占主导作用 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 5 增加体系中的颗粒数量 改变流动行为颗粒粒径大小不变时 如果加入越来越多的颗粒 流动性将从牛顿流体 几乎没有颗粒 不发生相互作用 变为剪切变稀 颗粒可能存在相互作用 但作用力很小 随着剪切速率的增大该相互作用会被破坏 从而发生剪切变稀行为 再变为剪切增稠 存在许多颗粒 剪切速率增大 颗粒开始相互发生物理碰撞 造成剪切增稠行为 重点考察体积分数 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 6 小于1 m的颗粒 增大Zeta电位的数量级 正或负 能增加低剪切速率下的粘度随着Zeta电位的增大 颗粒受力相互远离 这从根本上防止了颗粒的自由流动 因此粘度增大 由于作用力较小 在较低剪切 shearstress 率下 这种作用更为明显 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 7 大于1 m的颗粒 即分散体系 这种情况下重力会产生重要影响 在高浓度下 当降低Zeta电位到一定程度 可以形成自支持凝胶体系 向体系引入屈服应力 对于较大的颗粒来说 颗粒的重力将克服静电电荷 Zeta电位造成的颗粒间的排斥力而发生沉降 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 8 与表面粗糙 即凸起度较低 的颗粒相比 表面光滑的颗粒在低剪切速率下粘度较低表面光滑的颗粒之间的缔合作用往往是化学作用力 表面粗糙的颗粒即存在机械阻力 也有化学缔合力 因此 含有表面不光滑的颗粒的体系在低剪切速率下粘度较高 并具有比较大的屈服应力 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 9与球形颗粒相比 长条形的颗粒在低剪切速率下粘度较高 但高剪切速率下粘度较低球形颗粒间存在一定的相互作用力 在剪切作用下会被破坏 发生剪切变稀行为 而对于长条形的颗粒来说 随机的取向会导致开始发生流动时阻力较大 即低剪切速率下粘度大 然而 在高剪切作用下 长条形的颗粒可以按照流动取向有规则的排列为流线型 因此 与相同尺寸的球形颗粒相比 它们更容易发生流动 其剪切粘度也较低 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 颗粒特性与浆料流变特性基础知识 10 粒度相同 柔软 可变形的颗粒比坚硬的颗粒具备更强的剪切变稀行为外加的剪切应力可以改变柔软颗粒的形状 会导致颗粒在剪切作用下发生拉长和沿流动方向有序排列