悬浮体系流变特性与填充颗粒参数之间的关系.pdfVIP

2006 年10-11 月美国实验室内参之再版 悬浮体系流变特性与填充颗粒参数之间的关系 艾德里恩 ·修尔，史蒂夫·卡灵顿 悬浮/分散体系的流变特性与许多产品参数有直接 化离子。所以，测得的zeta 电位只能是整个体系的电 的关系，比如，食品的流变性能直接影响其口感和铺 位。体系具有高zeta 电位，不论是正值还是负值，表 展性；而油漆涂料的粘度必须与它的实际应用相关联， 明颗粒间有较强的排斥力，而zeta 电位低，则这种斥 以获得最佳使用性能。因此，制造商们需要了解这方 力较弱，且可能弱于由范德华力引力。 面的知识，进而更好的测量、控制产品的流变性能。 接下来的部分具体讨论粒径、粒径分布、体积分 影响悬浮体系流变性能的因素有颗粒大小、颗粒 数和zeta 电位对体系粘度的影响。 粒径分布和填充颗粒的体积含量。另外，zeta 电位， 颗粒粒径 作为衡量体系内部颗粒带电荷量参数，也会影响到体 系的流变特性。本文主要研究了体系流变性能特别是 如果体系内颗粒总质量不变，颗粒粒径变小，其 粘度与颗粒粒径参数、zeta 电位之间的关系。目的是 效果相当于增加颗粒数量。在一定剪切速率范围内， 为制造商们提供相关信息，并依次适当控制产品参数 这种效果对粘度的影响如图1 所示： 以获得具有合适粘度的产品。本文对一些常用的流变 参数进行了大概的描述，并对关键点配有相关实例数 据分析。 定义 粘度，通常被认为 “粘稠度”，用以描述对流动的 阻碍性。当对流体施加剪切时，即施加一个外力使其 流动，具有高粘度的流体较难流动，而低粘度的流体 则容易流动。粘度连同其他一些流变参数可通过毛细 管流变仪或旋转流变仪来测得，这主要根据材料性质 图1 粒径对悬浮体系粘度的影响。 和所需数据而定。 该实验体系为填充胶乳粒子的压敏性黏合剂。此 剪切速率为材料的形变速率。对于某些工艺过程， 5 -1 图表明：一、该体系呈现剪切变稀行为，即粘度随剪 诸如喷雾，对材料施加的剪切速率非常高（10 s ）； -1 切速率增大而降低；二、粒径越小，体系粘度越大， 再比如泵输送或涂膜过程，剪切速率非常低（10 ～ -1 这正如上面所述，若其它变量不变，降低颗粒粒径相 10s ）。材料在小的板间距内，受到一个快速施加的外 当于增加颗粒数量，从而增强了颗粒间的相互作用强 力，则产生较高的剪切速率。 度，降低了体系的流动性。 剪切速率不断增大，如果流体的粘度保持不变， 从图中可以清楚的看到，当剪切速率增大时，这 则被称为牛顿流体，而对于非牛顿流体，性质却不同， 种由于粒径变小而引起的效应在减弱，这表明任何颗 可分为两类：剪切变稀和剪切增稠。对于剪切变稀流 粒间的相互作用力都相对较弱，在高剪切速率下都容 体，正如其名，其粘度会随剪切速率增大而降低。 易破坏。 材料经过剪切，结构破坏，流动性提高，而大多 滑石粉/环氧体系的流变数据如图2 所示。体系在 数流体和类固体都有此类现象。与此相反，具有剪切