Introdução
Embora a maioria das suspensões e dos materiais estruturados com polímeros seja de Desbaste por cisalhamentoO tipo mais comum de comportamento não newtoniano é o afinamento por cisalhamento ou fluxo pseudoplástico, em que a viscosidade do fluido diminui com o aumento do cisalhamento.diluição por cisalhamento, alguns materiais também podem apresentar comportamento de Espessamento por cisalhamentoEmbora a maioria das suspensões e dos materiais estruturados com polímeros seja de diluição por cisalhamento, alguns materiais também podem apresentar um comportamento de espessamento por cisalhamento, no qual a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento.espessamento por cisalhamento, em que a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão de cisalhamento. Esse fenômeno também é frequentemente chamado de dilatação e, embora se refira a um mecanismo específico de Espessamento por cisalhamentoEmbora a maioria das suspensões e dos materiais estruturados com polímeros seja de diluição por cisalhamento, alguns materiais também podem apresentar um comportamento de espessamento por cisalhamento, no qual a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento.espessamento por cisalhamento, os termos costumam ser usados de forma intercambiável. Na maioria dos casos, o Espessamento por cisalhamentoEmbora a maioria das suspensões e dos materiais estruturados com polímeros seja de diluição por cisalhamento, alguns materiais também podem apresentar um comportamento de espessamento por cisalhamento, no qual a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento.espessamento por cisalhamento ocorre em uma década de taxas de cisalhamento e pode haver uma região de afinamento por cisalhamento em taxas de cisalhamento mais baixas e mais altas.
Normalmente, dispersões ou suspensões de partículas com alta concentração de partículas sólidas, pastas, polímeros associativos, como HASE, polímeros HEUR etc., apresentam Espessamento por cisalhamentoEmbora a maioria das suspensões e dos materiais estruturados com polímeros seja de diluição por cisalhamento, alguns materiais também podem apresentar um comportamento de espessamento por cisalhamento, no qual a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento.espessamento por cisalhamento. Os materiais que apresentam Espessamento por cisalhamentoEmbora a maioria das suspensões e dos materiais estruturados com polímeros seja de diluição por cisalhamento, alguns materiais também podem apresentar um comportamento de espessamento por cisalhamento, no qual a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento.espessamento por cisalhamento são muito menos comuns em aplicações industriais do que os materiais que apresentam afinamento por cisalhamento; no entanto, quando encontrados, os materiais que apresentam Espessamento por cisalhamentoEmbora a maioria das suspensões e dos materiais estruturados com polímeros seja de diluição por cisalhamento, alguns materiais também podem apresentar um comportamento de espessamento por cisalhamento, no qual a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento.espessamento por cisalhamento podem causar graves problemas de processamento. Os materiais que sofrem alterações microestruturais ou de orientação na aplicação de cisalhamento, que levam ao aumento da resistência ao fluxo, tendem a apresentar Espessamento por cisalhamentoEmbora a maioria das suspensões e dos materiais estruturados com polímeros seja de diluição por cisalhamento, alguns materiais também podem apresentar um comportamento de espessamento por cisalhamento, no qual a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento.espessamento por cisalhamento.
No caso de suspensões, isso geralmente ocorre em materiais que apresentam afinamento por cisalhamento em taxas de cisalhamento e tensões de cisalhamento mais baixas. Em uma EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão de cisalhamento ou taxa de cisalhamento crítica, o regime de fluxo organizado responsável pelo afinamento por cisalhamento é interrompido e pode ocorrer a chamada formação de "hidrocluster" ou "jamming". Isso gera uma resposta transitória semelhante a um sólido e um aumento na viscosidade observada. O Espessamento por cisalhamentoEmbora a maioria das suspensões e dos materiais estruturados com polímeros seja de diluição por cisalhamento, alguns materiais também podem apresentar um comportamento de espessamento por cisalhamento, no qual a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento.espessamento por cisalhamento também pode ocorrer em polímeros, especialmente polímeros anfifílicos, que, em altas taxas de cisalhamento, podem se abrir e esticar, expondo partes da cadeia capazes de formar associações intermoleculares transitórias.
Matematicamente, o comportamento de Espessamento por cisalhamentoEmbora a maioria das suspensões e dos materiais estruturados com polímeros seja de diluição por cisalhamento, alguns materiais também podem apresentar um comportamento de espessamento por cisalhamento, no qual a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento.espessamento por cisalhamento pode ser modelado usando o Modelo de lei de potênciaO modelo de lei de potência é um modelo reológico comum para quantificar (normalmente) a natureza de diluição por cisalhamento de uma amostra, sendo que o valor mais próximo de zero indica um material com maior diluição por cisalhamento.modelo de lei de potência;
onde:
k é a consistência
n é o índice de lei de potência
σ é a EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão de cisalhamento
-γ é a taxa de cisalhamento
Deve-se observar que um aumento na viscosidade em altas taxas de cisalhamento pode ocorrer por meio de outros fenômenos, como a turbulência do fluido. Esse efeito, no entanto, tende a ocorrer com fluidos de viscosidade mais baixa e pode ser previsto a partir de cálculos do número de Reynolds.
Experimental
- O comportamento de espessamento por cisalhamento de uma mistura de suspensão de 75% p/p de milhoarch/água foi avaliado por meio da realização de uma tabela de teste de taxa de cisalhamento e da análise da curva resultante por meio do ajuste de um Modelo de lei de potênciaO modelo de lei de potência é um modelo reológico comum para quantificar (normalmente) a natureza de diluição por cisalhamento de uma amostra, sendo que o valor mais próximo de zero indica um material com maior diluição por cisalhamento.modelo de lei de potência.
- As medições do reômetro rotacional foram feitas usando um reômetro rotacional Kinexus com um cartucho de placa Peltier e um sistema de medição de placa paralela rugosa1, e usando sequências padrão pré-configuradas no software rSpace.
- Uma sequência de carregamento padrão foi usada para garantir que ambas as amostras fossem submetidas a um protocolo de carregamento consistente e controlável.
- Todas as medições reológicas foram realizadas a 25°C.
- A curva de fluxo foi gerada com o uso de uma tabela de equilíbrio de teste de taxas de cisalhamento entre 0,1 s-1 e 100 s-1 e um Modelo de lei de potênciaO modelo de lei de potência é um modelo reológico comum para quantificar (normalmente) a natureza de diluição por cisalhamento de uma amostra, sendo que o valor mais próximo de zero indica um material com maior diluição por cisalhamento.modelo de lei de potência ajustado a uma parte dessa curva manualmente selected.
Resultados e discussões
A Figura 1 mostra o perfil de viscosidade-taxa de cisalhamento para a dispersão Corn Starch. Em baixas taxas de cisalhamento, a amostra apresenta comportamento de afinamento por cisalhamento; no entanto, em uma taxa de cisalhamento crítica de aproximadamente 8 s-1, observa-se um aumento acentuado na viscosidade, característico do comportamento de espessamento por cisalhamento. Ao ajustar um Modelo de lei de potênciaO modelo de lei de potência é um modelo reológico comum para quantificar (normalmente) a natureza de diluição por cisalhamento de uma amostra, sendo que o valor mais próximo de zero indica um material com maior diluição por cisalhamento.modelo de lei de potência aos dados entre 0,15 s-1 e 6,5 s-1, o valor relatado para o índice de lei de potência (η) é 0,57, confirmando assim o comportamento de afinamento por cisalhamento (η<1). Ao ajustar o mesmo modelo aos dados entre 10 s-1 e 20 s-1, o valor de η é 3,01, o que indica um espessamento significativo do cisalhamento (η>1).
Conclusão
A mistura de milhoarch-água testada apresentou um forte comportamento de espessamento por cisalhamento acima de 8 s-1, conforme confirmado pelo índice de lei de potência (η), que apresentou um valor de 3 para dados entre 10 s-1 e 20 s-1.
Observe...
a geometria de placa paralela ou a geometria cilíndrica também podem ser usadas. Uma geometria com jateamento de areia deve ser considerada se o material provavelmente apresentar efeitos de deslizamento da parede. Larger geometrias são úteis para medições com baixos torques, que são mais prováveis de serem encontrados em frequências mais baixas. O uso de um coletor de solvente também é recomendado para esses testes, pois a evaporação do solvente (por exemplo, água) ao redor das bordas do sistema de medição pode invalidar o teste, principalmente quando se trabalha em temperaturas mais altas.