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, em que 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, em que 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, em que 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, em que a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento.espessamento por cisalhamento. Os materiais que exibem 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, em que 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 exibem afinamento por cisalhamento; no entanto, quando encontrados com 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, em que a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento.espessamento por cisalhamento, os materiais podem levar a 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, em que a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento.espessamento por cisalhamento.
No caso das 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 "hidroaglomerados" ou "emperramento". 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, em que 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, em que a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento.espessamento por cisalhamento pode ser modelado usando o modelo powerlaw:
Onde
k é a consistência
n é o índice de lei de potência
σ é a taxa 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 pelos cálculos do número de Reynolds
Experimental
- 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, em que a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento.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 o reômetro rotacional Kinexus com um cartucho de placa Peltier e um sistema de medição de placa paralela rugosa, 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 de reologia 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 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 discussão
A Figura 1 mostra o perfil da taxa de viscosidade e cisalhamento para a dispersão do 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 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, em que a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento.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(n) é 0,57, confirmando assim o comportamento de afinamento por cisalhamento(n<1). Ao ajustar o mesmo modelo aos dados entre 10 s-1 e 20 s-1, o valor de n é 3,01, o que indica um espessamento de cisalhamento significativo(n>1).s.
Conclusão
A mistura de milhoarch-água testada apresentou um forte 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, em que a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento.espessamento por cisalhamento acima de 8 s-1, conforme confirmado pelo índice de lei de potência(n), que apresentou um valor de 3 para dados entre 10 e 20 s-1.
Observe...
a geometria de placa cônica 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 taxas e tensões de cisalhamento mais baixas. O uso de um coletor de solvente também é recomendado para esses testes, pois a evaporação do solvente (por exemplo, água) em torno das bordas do sistema de medição