胶体与界面化学课件第9章 流变学基础

假塑体
t
流变曲线通过原点，无屈服值 表观粘度随切力增加而下降
τy
tKDn (0n1)
K、n为与液体性质有关的经验常数
假塑体 D
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τy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
减小。
2、这类体系也可能无结构，ηa的减小是不对称质点 在速度梯度场中定向的结果。
η=η0(1+Kφ)
式中， η为悬浮液的粘度； η0为分散介质的粘度；K 为形状系数； φ为分散相在分散体系中的体积分数。
第9章 流变学基础
形状系数：球形：K=2.5 椭球形（长短轴比=4）： K=4.8 层片状(宽厚比=12.5): K=53
第9章 流变学基础
粘度的影响因素 1 粒子形状
胶体与界面化学课件第9章 流变学基 础
第9章 流变学基础
图9-1 切应力与切应变
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对于液体，在切应力作用下，切应变 源自文库时间的变化速率称为切变速率。切变速 率等于液体流动方向上的速度梯度。
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2 牛顿定律 若由外力F所形成的切应力f完全用于
克服液体的内摩擦,则切应力f正比于切变 速度D：
牛顿体
t 塑性体
牛顿体
D－τ关系为直线，且 过原点。
涨流体 假塑体
单用粘度就足以表示其
流变特性。
D
水、甘油、低粘度油以及低分子化化合物溶液和稀的溶胶。
t
塑性体
流变曲线也是直线，但不
τy
过原点，而是与切力轴交
于τy处。 τy称为屈服值。
t ty 塑D
η塑称为塑性粘度，与 屈服值是塑性体两个重
要的流变参数。
6 重要流型简介 1 三种基本流型 （1）牛顿型及其特点（301页） （2）胡克型及其特点（302页） （3）圣维南型极其特点（302页）
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2 牛顿流型（303页） 例：水，甘油，溶液，稀分散体系等
3 塑性流型（304页） 4 假塑流型（304页） 5 膨胀流型（306页） 6 触变性 （1）触变性 （2）震凝性
粒子越不对称，其形状系数越大。（原 因：320页） 2 粒子大小
同一体积浓度，粒子平均直径越小，粘 度越大。（原因：322页）
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3 粒子溶剂化 粒子溶剂化使粘度增加
4 粒子所带电荷 粒子带电，粘度增加。（原因：326页）
5 溶剂和温度效应 良好溶剂：粘度增大；温度升高，粘度下降。 不良溶剂：粘度降低；温度升高，粘度增大。
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5 浓分散体系的流型
浓分散体系的应用十分广泛。其流变性质非 常复杂。这是因为在这种体系中分散相粒子浓度 大，粒子间、粒子与介质间的相互作用强烈，而 且多样化。
以切变速度D与切应力f作图得到的曲线称为 流变曲线。流变曲线的不同形式称为流型。
浓分散体系的流变性质
牛顿体 塑性体 假塑体 涨流体
层流
流动状况可用 雷诺数Re表示。
Re vd
过渡流 v：流速
(b)
d：管直径
ρ：流体密度
η：流体粘度 湍流 Re＜2000 层流
(c)
Re＞4000 湍流
两种稳定的流动状态：层流、湍流
Re无量纲
只有在层流条件下，牛顿公式才成立
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4 稀分散体系的粘度
分散体系的结构和流变性质主要由质点间的作用能和体 系中质点的浓度决定。在稀分散体系（如胶体和悬浮液） 中质点间彼此独立，互不影响，这种分散体系没有固定 的结构。其浓度服从Einstein粘度公式
f=ηD 此式即为牛顿定律。比例常数η称为 液体的粘度，它是液体流变性质的最重要 参数，单位是Pa·s。
3 流体流动的类型---层流与湍流（雷诺实验）
1883年, 英国物理学家Osbone Reynolds作了 如下实验。
C
墨水流线
A
D
B
玻璃管
雷诺实验
雷诺实验现象
用红墨水观察管中水的流动状态
(a)
屈服值的塑性体内部结 构的反应。
钻井用泥浆、油漆、牙膏
塑性体 D
静止
流动
触变流体
t
摇动变为流体，静置后变为半固体 属于塑性体
D 流变曲线有滞后圈
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。 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 表现出滞后圈。
大多数高分子溶液和乳状液，低切速下的血液
t
胀流体
流变曲线通过原点，无屈服值 τy 表观粘度随切力增加而上升
tKDn (n1)
K、n为与液体性质有关 的经验常数
胀流体通常需要满足两个条 件： 1、分散相浓度需相当大， 且应在一窄小的范围内 2、颗粒必须分散而不聚集
面团
涨流体 D 静止
搅动
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