胶体的流变性质

胶体的流变性质流变性质，是指物质在外力作用下的变形和流动的性质。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粘性，衡量流体粘性大小的量称为粘度。Fdx平板间的流体剪应力与速度梯度一、粘度的定义流体在x方向的速度梯度dv/dx称为切变速度，也称切速，用D表示切应力与切速成正比此为牛顿公式，式中比例常数η称为流体的粘度，单位是Pa/sF:推动平板的力A：平板面积单位面积上的力称为切应力，用τ表示FAdvDdxdvDdx粘度定义符合牛顿公式的流体称为牛顿流体，非牛顿流体的切应力与切速间无正比关系，比值不再是常数，而与切速有关。我们用ηa表示，称为表观粘度。dvDdx只有在层流条件下牛顿公式才成立。层流的特点是体系的流动处于稳恒状态，体系中任何一点的流速（大小和方向）不随时间而改变。当流速超过某一限度时，层流变为湍流，有不规则的或随时间改变的漩涡产生，牛顿公式不适用。流体流动的类型---层流与湍流（雷诺实验）1883年,英国物理学家OsboneReynolds作了如下实验。DBAC墨水流线玻璃管雷诺实验雷诺实验现象两种稳定的流动状态：层流、湍流用红墨水观察管中水的流动状态(a)层流(b)过渡流(c)湍流流动状况可用雷诺数Re表示。vdRev：流速d：管直径ρ：流体密度η：流体粘度Re＜2000层流Re＞4000湍流Re无量纲只有在层流条件下，牛顿公式才成立（自修内容）粘度的测量毛细管粘度计（单管、三管）转筒式粘度计溶胶、凝胶转变法制备单分散溶胶二、稀胶体溶液的粘度溶胶或悬浮液的粘度高于纯溶剂的粘度。通常将η溶液/η溶剂称作相对粘度，用ηr表示。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粒在流动过程中的定向程度有关，相当复杂。1、胶粒浓度Einstein公式：η、η0分别为溶液、溶剂的粘度，Φ为分散相所占的体积分数。12.5r0(12.5)例：石花菜的0.286%溶液，η/η0=2.4。根据Einstein公式：0(12.5)得Φ＝0.56即1ml溶液中，胶体分散相占0.56ml。设干的石花菜密度为1g/ml，则1ml溶液中石花菜体积有：0.00286ml。形成胶体后体积增大了0.56/0.00286＝196倍。一般认为是溶剂化的结果。2、温度的影响温度升高，液体粘度降低由于溶液、溶剂粘度同时降低，温度对相对粘度影响不大3、质点形状的影响不对称胶粒体系粘度变大1(2.5)16rJJ为刚性棒状粒子的长短轴之比胶粒形状不对称会使流体偏离牛顿公式4、胶粒大小的影响球形：粘度与胶粒大小无关非球形：有关（通过影响不对称性）5、电荷对粘度的影响胶粒带电使体系粘度增加称为电粘滞效应2202.51[2.5()]2rrkr：胶粒半径k：电导率ε：介电常数ζ：Zeta电位塑性体牛顿体涨流体假塑体D三、浓分散体系的流变性质牛顿体塑性体假塑体涨流体1、牛顿体D－τ关系为直线，且过原点。单用粘度就足以表示其流变特性。水、甘油、低粘度油以及低分子化化合物溶液和稀的溶胶。2、塑性体流变曲线也是直线，但不过原点，而是与切力轴交于τy处。τy称为屈服值。yD塑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。屈服值的塑性体内部结构的反应。静止流动钻井用泥浆、油漆、牙膏塑性体Dτy触变流体摇动变为流体，静置后变为半固体属于塑性体流变曲线有滞后圈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。3、假塑体Dτy流变曲线通过原点，无屈服值表观粘度随切力增加而下降(01)nKDn　　K、n为与液体性质有关的经验常数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。大多数高分子溶液和乳状液，低切速下的血液假塑体4、胀流体Dτy涨流体流变曲线通过原点，无屈服值表观粘度随切力增加而上升(1)nKDn　　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静止搅动面团四、血液的流变性质层流、非牛顿体红血球白血球血小板蛋白质糖盐有形部分无形部分血液加抗凝剂红血球白血球1100Ds牛顿体111000.5sDs假塑体10.1Ds触变体临界切速Dcr值，在此切速以上全部红血球无聚集现象，正常人在10s－1血液粘度测量：锥板式粘度计