Introducción
Aunque la mayoría de las suspensiones y los materiales poliméricos estructurados se diluyen por cizallamiento, algunos materiales también pueden mostrar un comportamiento de Espesamiento por cizallamientoSi bien la mayoría de las suspensiones y materiales poliméricos estructurados presentan un adelgazamiento por cizallamiento, algunos materiales también pueden mostrar un comportamiento de espesamiento por cizallamiento en el que la viscosidad aumenta al aumentar la velocidad de cizallamiento o el esfuerzo de cizallamiento.espesamiento por cizallamiento en el que la viscosidad aumenta al aumentar la velocidad de cizallamiento o el esfuerzo de cizallamiento. Este fenómeno también suele denominarse dilatancia y, aunque se refiere a un mecanismo específico de Espesamiento por cizallamientoSi bien la mayoría de las suspensiones y materiales poliméricos estructurados presentan un adelgazamiento por cizallamiento, algunos materiales también pueden mostrar un comportamiento de espesamiento por cizallamiento en el que la viscosidad aumenta al aumentar la velocidad de cizallamiento o el esfuerzo de cizallamiento.espesamiento por cizallamiento, los términos suelen utilizarse indistintamente. En la mayoría de los casos, el Espesamiento por cizallamientoSi bien la mayoría de las suspensiones y materiales poliméricos estructurados presentan un adelgazamiento por cizallamiento, algunos materiales también pueden mostrar un comportamiento de espesamiento por cizallamiento en el que la viscosidad aumenta al aumentar la velocidad de cizallamiento o el esfuerzo de cizallamiento.espesamiento por cizallamiento se produce a lo largo de una década de velocidades de cizallamiento y puede haber una región de Adelgazamiento por cizallamientoEl tipo más común de comportamiento no newtoniano es el adelgazamiento por cizallamiento o flujo pseudoplástico, en el que la viscosidad del fluido disminuye al aumentar el cizallamiento.adelgazamiento por cizallamiento a velocidades de cizallamiento más bajas y más altas.
Normalmente, las dispersiones o suspensiones de partículas con alta concentración de partículas sólidas, pastas, polímeros asociativos como los polímeros HASE, HEUR, etc., presentan Espesamiento por cizallamientoSi bien la mayoría de las suspensiones y materiales poliméricos estructurados presentan un adelgazamiento por cizallamiento, algunos materiales también pueden mostrar un comportamiento de espesamiento por cizallamiento en el que la viscosidad aumenta al aumentar la velocidad de cizallamiento o el esfuerzo de cizallamiento.espesamiento por cizallamiento. Los materiales que exhiben Espesamiento por cizallamientoSi bien la mayoría de las suspensiones y materiales poliméricos estructurados presentan un adelgazamiento por cizallamiento, algunos materiales también pueden mostrar un comportamiento de espesamiento por cizallamiento en el que la viscosidad aumenta al aumentar la velocidad de cizallamiento o el esfuerzo de cizallamiento.engrosamiento por cizallamiento son mucho menos comunes en aplicaciones industriales que los materiales que exhiben Adelgazamiento por cizallamientoEl tipo más común de comportamiento no newtoniano es el adelgazamiento por cizallamiento o flujo pseudoplástico, en el que la viscosidad del fluido disminuye al aumentar el cizallamiento.adelgazamiento por cizallamiento, sin embargo, cuando se encuentra Espesamiento por cizallamientoSi bien la mayoría de las suspensiones y materiales poliméricos estructurados presentan un adelgazamiento por cizallamiento, algunos materiales también pueden mostrar un comportamiento de espesamiento por cizallamiento en el que la viscosidad aumenta al aumentar la velocidad de cizallamiento o el esfuerzo de cizallamiento.engrosamiento por cizallamiento, los materiales pueden conducir a graves problemas de procesamiento. Los materiales que sufren cambios microestructurales o de orientación al aplicar el cizallamiento, que conducen a una mayor resistencia al flujo, tenderán a mostrar Espesamiento por cizallamientoSi bien la mayoría de las suspensiones y materiales poliméricos estructurados presentan un adelgazamiento por cizallamiento, algunos materiales también pueden mostrar un comportamiento de espesamiento por cizallamiento en el que la viscosidad aumenta al aumentar la velocidad de cizallamiento o el esfuerzo de cizallamiento.engrosamiento por cizallamiento.
En el caso de las suspensiones, esto suele ocurrir en materiales que muestran Adelgazamiento por cizallamientoEl tipo más común de comportamiento no newtoniano es el adelgazamiento por cizallamiento o flujo pseudoplástico, en el que la viscosidad del fluido disminuye al aumentar el cizallamiento.adelgazamiento por cizallamiento a velocidades y tensiones de cizallamiento más bajas. A una tensión o velocidad de cizallamiento críticas, el régimen de flujo organizado responsable del Adelgazamiento por cizallamientoEl tipo más común de comportamiento no newtoniano es el adelgazamiento por cizallamiento o flujo pseudoplástico, en el que la viscosidad del fluido disminuye al aumentar el cizallamiento.adelgazamiento por cizallamiento se interrumpe y puede producirse la llamada formación de "hidroclusters" o "atascos". Esto da lugar a una respuesta transitoria de tipo sólido y a un aumento de la viscosidad observada. El Espesamiento por cizallamientoSi bien la mayoría de las suspensiones y materiales poliméricos estructurados presentan un adelgazamiento por cizallamiento, algunos materiales también pueden mostrar un comportamiento de espesamiento por cizallamiento en el que la viscosidad aumenta al aumentar la velocidad de cizallamiento o el esfuerzo de cizallamiento.engrosamiento por cizallamiento también puede producirse en polímeros, en particular en polímeros anfifílicos, que a altas velocidades de cizallamiento pueden abrirse y estirarse, exponiendo partes de la cadena capaces de formar asociaciones intermoleculares transitorias.
Matemáticamente, el comportamiento de Espesamiento por cizallamientoSi bien la mayoría de las suspensiones y materiales poliméricos estructurados presentan un adelgazamiento por cizallamiento, algunos materiales también pueden mostrar un comportamiento de espesamiento por cizallamiento en el que la viscosidad aumenta al aumentar la velocidad de cizallamiento o el esfuerzo de cizallamiento.espesamiento por cizallamiento puede modelarse mediante el Modelo de ley de potenciaEl modelo de ley de potencia es un modelo reológico común para cuantificar (típicamente) la naturaleza de adelgazamiento por cizallamiento de una muestra, en el que el valor más cercano a cero indica un material con mayor adelgazamiento por cizallamiento.modelo de ley de potencia:
Donde
k es la consistenc
n es el índice de ley de potencia
σ es la velocidad de cizallamiento,
-γ es la velocidad de cizallamiento.
Con n mayor que 1 para fluidos espesantes al cizallamiento.
Debe tenerse en cuenta que puede producirse un aumento de la viscosidad a altas velocidades de cizallamiento a través de otros fenómenos, como la turbulencia del fluido. Este efecto, sin embargo, tiende a ocurrir con fluidos de menor viscosidad y puede predecirse a partir de cálculos del número de Reynolds
Experimental
- El comportamiento de espesamiento por cizallamiento de una mezcla en suspensión de almidón de maíz/agua al 75% p/p se evaluó realizando un ensayo de tabla de velocidad de cizallamiento y analizando la curva resultante ajustando un Modelo de ley de potenciaEl modelo de ley de potencia es un modelo reológico común para cuantificar (típicamente) la naturaleza de adelgazamiento por cizallamiento de una muestra, en el que el valor más cercano a cero indica un material con mayor adelgazamiento por cizallamiento.modelo de ley de potencia.
- Las mediciones del reómetro rotacional se realizaron utilizando el reómetro rotacional Kinexus con un cartucho de placa Peltier y un sistema de medición de placa paralela rugosa, y utilizando secuencias estándar preconfiguradas en el software rSpace.
- Se utilizó una secuencia de carga estándar para garantizar que ambas muestras se sometían a un protocolo de carga coherente y controlable.
- Todas las mediciones reológicas se realizaron a 25°C.
- La curva de flujo se generó utilizando una tabla de equilibrio de pruebas de velocidad de cizallamiento entre 0,1 y 100 s-1 y un Modelo de ley de potenciaEl modelo de ley de potencia es un modelo reológico común para cuantificar (típicamente) la naturaleza de adelgazamiento por cizallamiento de una muestra, en el que el valor más cercano a cero indica un material con mayor adelgazamiento por cizallamiento.modelo de ley de potencia ajustado a una porción seleccionada manualmente de esta curva.
Resultados y debate
La figura 1 muestra el perfil de viscosidad-velocidad de cizallamiento de la dispersión de almidón de maíz. A velocidades de cizallamiento bajas, la muestra muestra un comportamiento de Adelgazamiento por cizallamientoEl tipo más común de comportamiento no newtoniano es el adelgazamiento por cizallamiento o flujo pseudoplástico, en el que la viscosidad del fluido disminuye al aumentar el cizallamiento.adelgazamiento por cizallamiento; sin embargo, a una velocidad de cizallamiento crítica de aproximadamente 8 s-1, se observa un brusco aumento de la viscosidad, característico del comportamiento de espesamiento por cizallamiento. Al ajustar un Modelo de ley de potenciaEl modelo de ley de potencia es un modelo reológico común para cuantificar (típicamente) la naturaleza de adelgazamiento por cizallamiento de una muestra, en el que el valor más cercano a cero indica un material con mayor adelgazamiento por cizallamiento.modelo de ley de potencia a los datos entre 0,15 s-1 y 6,5 s-1, el valor indicado para el índice de ley de potencia(n) es 0,57, lo que confirma el comportamiento de Adelgazamiento por cizallamientoEl tipo más común de comportamiento no newtoniano es el adelgazamiento por cizallamiento o flujo pseudoplástico, en el que la viscosidad del fluido disminuye al aumentar el cizallamiento.adelgazamiento por cizallamiento(n<1). Ajustando el mismo modelo a los datos entre 10 s-1 y 20 s-1, el valor de n es 3,01, lo que indica un significativo Espesamiento por cizallamientoSi bien la mayoría de las suspensiones y materiales poliméricos estructurados presentan un adelgazamiento por cizallamiento, algunos materiales también pueden mostrar un comportamiento de espesamiento por cizallamiento en el que la viscosidad aumenta al aumentar la velocidad de cizallamiento o el esfuerzo de cizallamiento.engrosamiento por cizallamiento(n>1).s.
Conclusión
La mezcla de almidón de maíz y agua ensayada mostró un fuerte comportamiento de espesamiento por cizallamiento por encima de 8 s-1, como confirmó el índice de ley de potencia(n), que dio un valor de 3 para datos entre 10 y 20 s-1.
Tenga en cuenta...
que también puede utilizarse una geometría cónica o cilíndrica. Debe considerarse una geometría con chorro de arena si es probable que el material muestre efectos de deslizamiento de la pared. Las geometrías más grandes son útiles para mediciones a pares bajos, que es más probable que se encuentren a velocidades y tensiones de cizallamiento más bajas. También se recomienda el uso de una trampa de disolvente para estos ensayos, ya que la evaporación de disolvente (por ejemplo, agua) alrededor de los bordes del sistema de medición