第十一章胶体的流变性

1、胶体化学 (colloid chemistry) 第十一章第十一章 胶体的流变性胶体的流变性11.1 粘度粘度(1) 切应力和切变速率切应力和切变速率=fa面积面积 an/m2xy切应变切应变 切变速率切变速率:dddt剪切速率剪切速率 切速切速 d(/)1 d=ddxyxvdtyty速率梯度速率梯度d=dvdy单位：单位：s-1 切应力切应力 (2) 牛顿公式牛顿公式11.1 粘度粘度=d: 粘度粘度 单位单位 pas (nm-2s) 只与温度有关只与温度有关, 与与 d 无关。无关。 牛顿流体牛顿流体: 符合牛顿公式的流体。符合牛顿公式的流体。 非牛顿流体非牛顿流体: 不符合牛顿公式的流体

2、。不符合牛顿公式的流体。(3) 粘度的测定粘度的测定 毛细管法毛细管法 同心转筒法同心转筒法第十一章第十一章 胶体的流变性胶体的流变性11.2 稀胶体的粘度稀胶体的粘度(1) 几个常用术语几个常用术语相对粘度相对粘度0=r胶体的粘度胶体的粘度介质的粘度介质的粘度增比粘度增比粘度 00-=-1spr 比浓粘度比浓粘度/spc特性粘度特性粘度 0limspcc单个胶粒对粘度的贡献单个胶粒对粘度的贡献(2) 球形质点分散体系的粘度公式球形质点分散体系的粘度公式einstein (1906年年): 0=(1 + 2.5 )? - 体积分数体积分数=1+2.5r11.2 稀胶体的粘度稀胶体的粘度 条件条

3、件 : 质点是远大于溶剂的球粒质点是远大于溶剂的球粒, 即介质是连续即介质是连续; 质点是刚性的质点是刚性的, 被介质完全润湿被介质完全润湿; 浓度很小浓度很小, 质点间无相互作用质点间无相互作用; 没有湍流没有湍流, 为层流。为层流。稍浓体系稍浓体系:2=1+rab（ a, b : 常数常数 ）(3) 粘度与质点形状的关系粘度与质点形状的关系刚性棒状质点：刚性棒状质点： 2=1+(2.5+)16rjj - 长长/短轴之比短轴之比 质点越不对称质点越不对称, 粘度越高粘度越高. (4) 粘度与溶剂化的关系粘度与溶剂化的关系未溶剂化颗粒体积未溶剂化颗粒体积 v1与质点结合的溶剂体积与质点结合的溶

4、剂体积 v2溶剂化后颗粒的体积溶剂化后颗粒的体积 v溶剂化溶剂化 = v1 + v211.2 稀胶体的粘度稀胶体的粘度球形质点球形质点: 3=1+r干溶剂化（）r 溶剂化使体系的粘度增大溶剂化使体系的粘度增大3=1+2.5(1+)rrr干(5) 粘液与分子量的关系粘液与分子量的关系 -高分子溶液高分子溶液mark - houwink 公式公式 kmk、为常数为常数, 与高聚物与高聚物-溶剂体系和温度有关溶剂体系和温度有关;可查表可查表, 在在 0.51.0 之间之间;聚电解质聚电解质: 要注意可电离基团比例的影响。要注意可电离基团比例的影响。11.2 稀胶体的粘度稀胶体的粘度 huggins经

5、验式经验式 测定测定: k 和和 为常数为常数粘均分子量粘均分子量m(6) 粘度与电荷的关系粘度与电荷的关系有电解质存在有电解质存在高分子溶液高分子溶液电粘滞效应电粘滞效应: 质点带电荷使粘度增加质点带电荷使粘度增加高分子溶液粘度与高分子溶液粘度与 ph 有关有关,惰性电解质可降低粘度的惰性电解质可降低粘度的 ph 依赖性。依赖性。第十一章第十一章 胶体的流变性胶体的流变性11.3 浓分散体系的流变性浓分散体系的流变性11.3.1 流型流型流变曲线流变曲线: d = f ()切变速率与切应力的关系曲线切变速率与切应力的关系曲线 牛顿体牛顿体 - 流变方程流变方程 =d- 水、甘油水、甘油 塑性

6、体塑性体 - bingham体体- y 时时, 体系才流变体系才流变y : 屈服值屈服值 或或 bingham值值- 流变方程流变方程 -=yd 塑( y )- 钻井液、牙膏钻井液、牙膏11.3 浓分散体系的流变性浓分散体系的流变性 假塑体假塑体k 和和 n 为常数为常数 k - 稠度稠度剪切降粘作用剪切降粘作用- 高分子溶液、乳状液高分子溶液、乳状液- 淀粉悬浮液淀粉悬浮液- 增大增大, 表观粘度表观粘度 (a) 降低降低.- 流变方程流变方程 = k dn ( 0 n 1) 胀流体胀流体- 增大增大, 表观粘度表观粘度 (a) 增大增大.剪切稠化作用剪切稠化作用- 流变方程流变方程 = k

7、 dn ( n 1) 静置静置剪切剪切11.3 浓分散体系的流变性浓分散体系的流变性11.3.2 触变性触变性 正触变性正触变性(1) 触变性类型触变性类型在一定切速下，切应力在一定切速下，切应力 (或粘度或粘度) 随时间逐渐减小；降低切随时间逐渐减小；降低切速或静置，切应力速或静置，切应力 (或粘度或粘度) 随时间又逐渐恢复的现象。随时间又逐渐恢复的现象。 负触变性负触变性 - 震凝性震凝性在一定切速下，切应力在一定切速下，切应力 (或粘度或粘度) 随时间逐渐增大；降低切随时间逐渐增大；降低切速或静置，切应力速或静置，切应力 (或粘度或粘度) 随时间又逐渐恢复的现象。随时间又逐渐恢复的现象。流变性与时间的关系流变性与时间的关系(2) 触变性机理触变性机理 从有结构到无结构从有结构到无结构, 或从结构的拆散到结构的恢复或从结构的拆散到结构的恢复, 是一个是一个 等温可逆转化过程等温可逆转化过程, 反之亦然反之亦然; 结构的转化过程与时间有关结构的转化过程与时间有关, 即结构的破坏和形成是时间即结构的破坏和形成是时间 的函数。的函数。(3) 测定方法测定方法11.3 浓分散体系的流变性浓分散体系的流变性 滞后环滞后环 (触变环触变环) 法法正触变性正触变性负触变性负触变性- 触变环的面积大小可表