胶体的流变性质

1、.胶体的流变性质胶体的流变性质.流变性质流变性质，是指物质在外力作用下的变形和流动的性质。是指物质在外力作用下的变形和流动的性质。流体分子间作相对运动时，有内磨擦力存在。确定流流体分子间作相对运动时，有内磨擦力存在。确定流体流动时内磨擦力大小的物理性质称为体流动时内磨擦力大小的物理性质称为粘性粘性，衡量流，衡量流体粘性大小的量称为体粘性大小的量称为粘度粘度。fdx 平板间的流体剪应力与速度梯度平板间的流体剪应力与速度梯度一、粘度的定义一、粘度的定义.流体在流体在x方向的速度方向的速度梯度梯度dv/dx称为称为切变切变速度，速度，也称也称切速，切速，用用d表示表示切应力与切速成正比切应力与切速成

2、正比此为牛顿公式，式中比例此为牛顿公式，式中比例常数常数称为流体的称为流体的粘度，粘度，单单位是位是pa/sf:推动平板的力推动平板的力a：平板面积：平板面积单位面积上的力称为单位面积上的力称为切应力切应力，用，用表示表示fadvddxdvddx粘度定义粘度定义.符合牛顿公式的流体称为符合牛顿公式的流体称为牛顿流体牛顿流体，非牛顿流体的，非牛顿流体的切应力与切速间无正比关切应力与切速间无正比关系，比值不再是常数，而系，比值不再是常数，而与切速有关。我们用与切速有关。我们用a表表示，称为示，称为表观粘度表观粘度。dvddx只有在层流条件下牛顿公只有在层流条件下牛顿公式才成立。式才成立。层流层流的

3、特点是体系的流动的特点是体系的流动处于稳恒状态，体系中任何处于稳恒状态，体系中任何一点的流速（大小和方向）一点的流速（大小和方向）不随时间而改变。不随时间而改变。当流速超过某一限度时，层当流速超过某一限度时，层流变为流变为湍流湍流，有不规则的或，有不规则的或随时间改变的漩涡产生，牛随时间改变的漩涡产生，牛顿公式不适用。顿公式不适用。.流体流动的类型流体流动的类型-层流与湍流（层流与湍流（雷诺实验）雷诺实验）1883年年, , 英国物理学家英国物理学家osbone reynolds作了如下实验。作了如下实验。dbac墨水流线玻璃管雷诺实验雷诺实验.雷诺实验现象雷诺实验现象 两种稳定的流动状态：两

4、种稳定的流动状态：层流层流、湍流湍流用红墨水观察管中水的流动状态用红墨水观察管中水的流动状态(a)层流层流(b)过渡流过渡流(c)湍流湍流流动状况可用流动状况可用雷诺数雷诺数re表示。表示。vdrev：流速：流速d：管直径：管直径：流体密度：流体密度：流体粘度：流体粘度re2000层流层流re4000湍流湍流re无量纲无量纲只有在层流条件下，牛顿公式才成立只有在层流条件下，牛顿公式才成立.（自修内容）（自修内容）粘度的测量粘度的测量毛细管粘度计（单管、三管）毛细管粘度计（单管、三管）转筒式粘度计转筒式粘度计溶胶、凝胶转变法制备单分散溶胶溶胶、凝胶转变法制备单分散溶胶.二、稀胶体溶液的粘度二、稀

5、胶体溶液的粘度溶胶或悬浮液的粘度高于纯溶剂的粘度。溶胶或悬浮液的粘度高于纯溶剂的粘度。通常将通常将溶液溶液/ /溶剂溶剂称作称作相对粘度相对粘度，用，用r r表示。表示。相对粘度的大小与胶粒的大小、形状相对粘度的大小与胶粒的大小、形状浓度、胶粒与介质的相互作用以及胶浓度、胶粒与介质的相互作用以及胶粒在流动过程中的定向程度有关，相粒在流动过程中的定向程度有关，相当复杂。当复杂。1、胶粒浓度、胶粒浓度einstein公式：公式：、0分别为溶液、溶剂的粘度，分别为溶液、溶剂的粘度，为为分散相所占的体积分数。分散相所占的体积分数。12.5r 0(12.5 ).例：石花菜的例：石花菜的0.286%溶液，

6、溶液，/ /0 0=2.4=2.4。根据。根据einstein公式：公式：0(12.5 )得得0.560.56即即1ml1ml溶液中，胶体分散相占溶液中，胶体分散相占0.56ml0.56ml。设干的石花菜密度为设干的石花菜密度为1g/ml1g/ml，则，则1ml1ml溶液中石花溶液中石花菜体积有：菜体积有：0.00286ml0.00286ml。形成胶体后体积增大了。形成胶体后体积增大了0.56/0.002860.56/0.00286196196倍。倍。一般认为是溶剂化的结果。一般认为是溶剂化的结果。.2、温度的影响、温度的影响温度升高，液体粘度降低温度升高，液体粘度降低由于溶液、溶剂粘度同时由

7、于溶液、溶剂粘度同时降低，温度对相对粘度影降低，温度对相对粘度影响不大响不大3、质点形状的影响、质点形状的影响不对称胶粒体系粘度变大不对称胶粒体系粘度变大1(2.5)16rj j为刚性棒状粒子的为刚性棒状粒子的长短轴之比长短轴之比胶粒形状不对称会使胶粒形状不对称会使流体偏离牛顿公式流体偏离牛顿公式4、胶粒大小的影响、胶粒大小的影响球形：粘度与胶粒大小无关球形：粘度与胶粒大小无关非球形：有关（通过影响不非球形：有关（通过影响不对称性）对称性）5、电荷对粘度的影响、电荷对粘度的影响胶粒带电使体系粘度增加胶粒带电使体系粘度增加称为电粘滞效应称为电粘滞效应2202.51 2.5() 2rr k r：胶

8、粒半径：胶粒半径k：电导率：电导率：介电常数：介电常数：zeta电位电位. 塑性体塑性体 牛顿体牛顿体 涨流体涨流体 假塑体假塑体 d三、浓分散体系的流变性质三、浓分散体系的流变性质牛顿体牛顿体塑性体塑性体假塑体假塑体涨流体涨流体1、牛顿体、牛顿体d关系为直线，且关系为直线，且过原点。过原点。单用粘度就足以表示其单用粘度就足以表示其流变特性。流变特性。水、甘油、低粘度油以及低分子化化合物溶液和稀的溶胶。水、甘油、低粘度油以及低分子化化合物溶液和稀的溶胶。.2、塑性体、塑性体流变曲线也是直线，但不流变曲线也是直线，但不过原点，而是与切力轴交过原点，而是与切力轴交于于y y处。处。 y称为称为屈服

9、值屈服值。yd塑塑塑称为称为塑性粘度塑性粘度，与，与屈服值是塑性体两个重屈服值是塑性体两个重要的流变参数。要的流变参数。屈服值的塑性体内部结屈服值的塑性体内部结构的反应。构的反应。静止静止流动流动钻井用泥浆、油漆、牙膏钻井用泥浆、油漆、牙膏 塑性体塑性体dy y.触变流体触变流体摇动变为流体，静置后变为半固体摇动变为流体，静置后变为半固体属于塑性体属于塑性体流变曲线有滞后圈流变曲线有滞后圈 d针状和片状胶粒较球形胶粒更容易有触变性，这是针状和片状胶粒较球形胶粒更容易有触变性，这是由于它们的边角和末端间的相互吸引易于搭成架子。由于它们的边角和末端间的相互吸引易于搭成架子。流动时结构被拆散，但被拆

10、散质点要靠布朗运动使流动时结构被拆散，但被拆散质点要靠布朗运动使边角相碰才能重建结构，这个过程需要时间，因此边角相碰才能重建结构，这个过程需要时间，因此表现出滞后圈。表现出滞后圈。.3、假塑体、假塑体 dy y流变曲线通过原点，无屈服值流变曲线通过原点，无屈服值表观粘度随切力增加而下降表观粘度随切力增加而下降(01)nkdnk、n为与液体性质有关的经验常数为与液体性质有关的经验常数假塑体形成的原因有二：假塑体形成的原因有二：1、这类体系倘若有结构也必然很弱，故、这类体系倘若有结构也必然很弱，故y y几乎为零，几乎为零，在流动中结构不易恢复，故表观粘度随切力增加而在流动中结构不易恢复，故表观粘度

11、随切力增加而减小。减小。2 2、这类体系也可能无结构，、这类体系也可能无结构，a a的减小是不对称质点的减小是不对称质点在速度梯度场中定向的结果。在速度梯度场中定向的结果。大多数高分子溶液和乳状液，低切速下的血液大多数高分子溶液和乳状液，低切速下的血液假塑体假塑体.4、胀流体、胀流体 dy y涨流体涨流体流变曲线通过原点，无屈服值流变曲线通过原点，无屈服值表观粘度随切力增加而上升表观粘度随切力增加而上升(1)nkdnk、n为与液体性质有关为与液体性质有关的经验常数的经验常数胀流体通常需要满足两个条胀流体通常需要满足两个条件：件：1、分散相浓度需相当大，、分散相浓度需相当大，且应在一窄小的范围内且应在一窄小的范围内2、颗粒必须分散而不聚集、颗粒必须分散而不聚集静止静止搅动搅动面团面团. 四、血液的流变性质四、血液的流变性质层流、非牛顿体层流、非牛顿体红血球红血球白血球白血球血小板血小板蛋