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1、.,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。,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 常数称为流体的粘度，单 位是Pa/s,F:推动平板的力 A：平板面积 单位面积上的力称为 切应力，用表示,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a表 示，称为表观粘度。,只有在
2、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Osbone Reynolds作了如下实验。,.,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,流动状况可用 雷诺数Re表示。,v：流速 d：管直径 ：流体密度 ：流体粘度 Re2000层流 Re4000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
3、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。 通常将溶液/溶剂称作相对粘度，用 r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：,、0分别为溶液、溶剂的粘度，为 分散相所占的体积分数。,.,例：石花菜的0.286%溶液，/0=2.4。根据 Einstein公式：,得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
4、成胶体后体积增大了 0.56/0.00286196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,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,r：胶粒半径 k：电导率 ：介电常数 ：Zeta电位,.,t,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、
5、牛顿体 D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y处。 y称为屈服值。,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,t,塑性体,D,y,.,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,t,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
6、建结构，这个过程需要时间，因此 表现出滞后圈。,.,3、假塑体,t,D,y,流变曲线通过原点，无屈服值 表观粘度随切力增加而下降,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y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，a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,t,D,y,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,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,牛顿体,假塑体,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10s1,血液粘度测量： 锥板式粘度计,