Introduktion
Mens de fleste suspensioner og polymerstrukturerede materialer er forskydningsfortyndende, kan nogle materialer også udvise forskydningsfortykkende adfærd, hvor viskositeten øges med stigende forskydningshastighed eller forskydningsspænding. Dette fænomen kaldes også ofte dilatation, og selvom det henviser til en specifik mekanisme for Fortykkelse ved forskydningMens de fleste suspensioner og polymerstrukturerede materialer er forskydningsfortyndende, kan nogle materialer også udvise forskydningsfortykkende adfærd, hvor viskositeten øges med stigende forskydningshastighed eller forskydningsspænding.forskydningsfortykkelse, bruges begreberne ofte i flæng. I de fleste tilfælde sker forskydningsfortykkelsen over et årti med forskydningshastigheder, og der kan være et område med ForskydningsudtyndingDen mest almindelige type ikke-newtonsk opførsel er forskydningsfortynding eller pseudoplastisk flow, hvor væskens viskositet falder med stigende forskydning.forskydningsfortynding ved lavere og højere forskydningshastigheder.
Normalt udviser dispersioner eller partikelsuspensioner med høj koncentration af faste partikler, pastaer, associative polymerer som HASE, HEUR-polymerer osv. Fortykkelse ved forskydningMens de fleste suspensioner og polymerstrukturerede materialer er forskydningsfortyndende, kan nogle materialer også udvise forskydningsfortykkende adfærd, hvor viskositeten øges med stigende forskydningshastighed eller forskydningsspænding.forskydningsfortykkelse. Materialer, der udviser Fortykkelse ved forskydningMens de fleste suspensioner og polymerstrukturerede materialer er forskydningsfortyndende, kan nogle materialer også udvise forskydningsfortykkende adfærd, hvor viskositeten øges med stigende forskydningshastighed eller forskydningsspænding.forskydningsfortykkelse, er meget mindre almindelige i industrielle anvendelser end materialer, der udviser ForskydningsudtyndingDen mest almindelige type ikke-newtonsk opførsel er forskydningsfortynding eller pseudoplastisk flow, hvor væskens viskositet falder med stigende forskydning.forskydningsfortynding, men hvor der opstår Fortykkelse ved forskydningMens de fleste suspensioner og polymerstrukturerede materialer er forskydningsfortyndende, kan nogle materialer også udvise forskydningsfortykkende adfærd, hvor viskositeten øges med stigende forskydningshastighed eller forskydningsspænding.forskydningsfortykkelse, kan materialer føre til alvorlige forarbejdningsproblemer. Materialer, der undergår mikrostrukturelle eller orienteringsmæssige ændringer ved påføring af forskydning, som fører til øget modstand mod flow, vil have tendens til at udvise Fortykkelse ved forskydningMens de fleste suspensioner og polymerstrukturerede materialer er forskydningsfortyndende, kan nogle materialer også udvise forskydningsfortykkende adfærd, hvor viskositeten øges med stigende forskydningshastighed eller forskydningsspænding.forskydningsfortykkelse.
For suspensioner forekommer dette generelt i materialer, der viser ForskydningsudtyndingDen mest almindelige type ikke-newtonsk opførsel er forskydningsfortynding eller pseudoplastisk flow, hvor væskens viskositet falder med stigende forskydning.forskydningsfortynding ved lavere forskydningshastigheder og forskydningsspændinger. Ved en kritisk forskydningsspænding eller forskydningshastighed forstyrres det organiserede strømningsregime, der er ansvarligt for ForskydningsudtyndingDen mest almindelige type ikke-newtonsk opførsel er forskydningsfortynding eller pseudoplastisk flow, hvor væskens viskositet falder med stigende forskydning.forskydningsfortynding, og der kan opstå såkaldt "hydro-cluster"-dannelse eller "jamming". Dette giver en forbigående faststoflignende reaktion og en stigning i den observerede viskositet. Forskydningsfortykkelse kan også forekomme i polymerer, især amfifile polymerer, som ved høje forskydningshastigheder kan åbne sig og strække sig, så dele af kæden, der er i stand til at danne forbigående intermolekylære forbindelser, blotlægges.
Matematisk kan forskydningsfortykkelsen modelleres ved hjælp af powerlaw-modellen:
Hvor
k er konsistensen
n er potenslovindekset
σ er forskydningshastigheden,
-γ er forskydningshastigheden.
Med n større end 1 for forskydningsfortykkende væsker.
Det skal bemærkes, at en stigning i viskositeten ved høje forskydningshastigheder kan opstå på grund af andre fænomener som f.eks. væsketurbulens. Denne effekt har dog en tendens til at forekomme med væsker med lavere viskositet og kan forudsiges ud fra beregninger af Reynolds-tal
Eksperimentel
- Forskydningsfortykkelsen af en 75% w/w majsstivelse/vand-suspensionsblanding blev evalueret ved at udføre en tabel med forskydningshastighedstest og analysere den resulterende kurve ved at tilpasse en potenslovsmodel.
- Målinger med rotationsreometer blev foretaget ved hjælp af Kinexus rotationsreometer med en Peltier-pladepatron og et målesystem med ru parallelle plader og ved hjælp af forudkonfigurerede standardsekvenser i rSpace-softwaren.
- Der blev brugt en standard belastningssekvens for at sikre, at begge prøver blev udsat for en ensartet og kontrollerbar belastningsprotokol.
- Alle reologimålinger blev udført ved 25 °C.
- Flowkurven blev genereret ved hjælp af en ligevægtstabel med shear rates-test mellem 0,1 og 100 s-1 og en Power Law-modellenPower law-modellen er en almindelig reologisk model til at kvantificere (typisk) den forskydningsfortyndende karakter af en prøve, hvor værdien tættere på nul indikerer et mere forskydningsfortyndende materiale.power law-model, der blev tilpasset en manuelt udvalgt del af denne kurve.
Resultater og diskussion
Figur 1 viser viskositets-forskydningshastighedsprofilen for majsstivelsesdispersionen. Ved lave forskydningshastigheder udviser prøven forskydningsfortyndende adfærd, men ved en kritisk forskydningshastighed på ca. 8 s-1 observeres en skarp stigning i viskositeten, der er karakteristisk for forskydningsfortykkende adfærd. Ved at tilpasse en potenslovsmodel til dataene mellem 0,15 s-1 og 6,5 s-1 er den rapporterede værdi for potenslovsindekset(n) 0,57, hvilket bekræfter forskydningsfortyndende adfærd(n<1). Hvis man tilpasser den samme model til data mellem 10 s-1 og 20 s-1, er værdien af n 3,01, hvilket indikerer betydelig Fortykkelse ved forskydningMens de fleste suspensioner og polymerstrukturerede materialer er forskydningsfortyndende, kan nogle materialer også udvise forskydningsfortykkende adfærd, hvor viskositeten øges med stigende forskydningshastighed eller forskydningsspænding.forskydningsfortykkelse(n>1).
Konklusion
Den testede majsstivelse-vand-blanding udviste en stærk Fortykkelse ved forskydningMens de fleste suspensioner og polymerstrukturerede materialer er forskydningsfortyndende, kan nogle materialer også udvise forskydningsfortykkende adfærd, hvor viskositeten øges med stigende forskydningshastighed eller forskydningsspænding.forskydningsfortykkelse over 8 s-1, hvilket blev bekræftet af power law-indekset(n), som gav en værdi på 3 for data mellem 10 og 20 s-1.
Bemærk venligst...
at en keglepladegeometri eller en cylindrisk geometri også kan bruges. En sandblæst geometri bør overvejes, hvis det er sandsynligt, at materialet vil udvise vægslip-effekter. Større geometrier er nyttige til målinger ved lave momenter, som er mere sandsynlige ved lavere forskydningshastigheder og -spændinger. Brug af en opløsningsmiddelfælde anbefales også til disse tests, da FordampningFordampning af et grundstof eller en forbindelse er en faseovergang fra væskefase til damp. Der findes to typer fordampning: fordampning og kogning.fordampning af opløsningsmiddel (f.eks. vand) omkring kanterne af målesystemet