05-流变学基础-第5章.pptVIP

流 变 学 基 础 Sift f UV丝印油墨的粘度与剪切速率的关系 胶印黑墨的CB分散状态 ha hc hb 112 181 Structure Size (nm) 40 40 Particle Size (nm) #95 #25 CB 粘度与粒径有关 屈服值与二次粒径的关系 UV青色样品油墨的触变环 油墨的触变性 油墨的应力增长 流变学基础 第五章 分散体系流变学 BIGC 授课学时：32学时 授课对象：印07-1～5班 授课老师：魏先福 授课时间：08-09第二学期 一、分散系的组成 二、分散系的特性 三、分散粒子间的相互作用 四、分散系的流变学特性 五、印刷中的分散系 一、分散系的组成 组成成分 分散粒子 + 分散介质 = 分散系 气体、液体、固体 气体、液体、固体 分散系种类 气体 液体 固体 气体 液体 固体 气体分散系：固体（气体）+ 气体 固体分散系：固体 + 固体 液体分散系：固体（液体） + 液体 液体分散系：固体（液体） + 液体 乳浊液：液体 + 液体 悬浊液：固体 + 液体 油墨、纸浆、涂料、磁粉涂料、水泥、沥青、泥浆、感光乳剂、牙膏、淀粉/水混合物等等 二、分散系的特点 分散系中，分散粒子的大小大约在数nm到数mm之间，由于分散介质小，故分散系具有以下三大特点： 粒子的比表面积很大 球状粒子 球状粒子直径为d，密度为r，则比表面积为S： 边长为L，密度为r，则比表面积为S： 颗粒越小，S越大，越不稳定 热力学不稳定性 分散系中的粒子很微小，但是作为一个相存在，粒子与分散介质之间存在着界面，既有界面存在，就不可避免地存在界面自由能，界面自由能与粒子比表面积成正比 分散系的性质（物性）随分散粒子的大小与形状而变化 正方体粒子 粒子越小，S 就越大，在G 一定的条件下，体系的界面自由能将增大。 ES：界面自由能 S：比表面积 G：单位面积界面自由能（相当于界面张力） 体系不稳定性增加 三、分散粒子间的相互作用 分散系的制备方法 分散系的制作，通常是将干燥粒子（颜料等）与树脂表面活性剂混合，再将表面带有分散剂的粒子与分散介质（如树脂混合而成） 分散剂的加入方法对分散状态影响很大 混合法 方法A 方法B 分散实例：将AgI分散在PVA＋KNO3水溶液中 一段混合法 二段混合法 “ in situ”法 经化学反应生成的粒子，通常经过滤析出、干燥，干燥过程中，粒子也容易凝集，混合时，必须打散粒子的凝聚态使起再变成一次粒子（单粒子）后，再进行混合。“in situ”法，指省略这两个步骤，将经反应析出的粒子，直接分散在分散介质中。 化学方法 分散粒子间的相互作用 分散粒子的相互作用，与分散粒子的稳定性有着密切的关系，且对分散系的流变学特性也有很大的影响。粒子的分散状态促使粒子分散而使体系趋于稳定，和促使粒子凝聚的各要素所左右。 促进粒子分散的主要因素是：粒子表面的电荷和双电层结构；而促使粒子凝聚的主要因素，则是粒子间的相互吸引作用。 粒子间的相互排斥作用 分散粒子由于其固有的特性，或因粒子表面吸附了其它的物质，而使粒子表面的带有电荷。特别是分散介质为水时是水性分散系，这种现象更为明显。 粒子表面双电层结构示意图 带电粒子的周围，存在与粒子所带电荷相反的离子而形成双电层结构，由双电层结构产生静电电位y。 双电层结构产生的静电电位y随粒子表面的距离而下降。 对电位较小的球形粒子来说，粒子周围的电位： 静电电位与距离的关系 Debye-Huckel公式 粒子表面电位 粒子半径 距粒子中心距离 ：Debye length ：分散介质的诱导率 e：电荷常数（1.602*1019库仑） ni、zi：i种离子的数量浓度和电荷 当粒子表面电荷数为u时，表面电位y0： 球形粒子间的斥力电位： （双电层结构较薄） H：粒子表面间距离 R：粒子中心距 z：离子对数量 若z+ = z- = z DLVO电位式（斥力） 粒子间的相互吸引作用 一般来说，van der Waals 引力只有在粒子的距离很近时才表现出来。但分散系中，粒子间的分散力具有加成性。 对许多分散系粒子来说：只要除去粒子间的排斥力，离子将凝聚，从这种现象来看，产生凝聚的作用力必须具有一般性，这就是van der Waals引力。 相对来说，即使相隔较远的粒子之间也存在van der Waals 力。 球形粒子间的vande