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触变性流体定义

2022/07/16480 作者:佚名
导读:某些流体的黏度不仅与切变速度大小有关,而且与系统遭受切变的时间长短有关,它们是时间依赖性流体。此种流体又可分为两类:①触变性(thixotropy)系统,②震凝性(rheopexy)系统。这两种系统都是非Newton流体,但切变与时间有关。前者维持流体以恒定切变速度流动的切力随时间而减小,后者在一定切变速度下,切力随时间而增加。 绝大多数时间依赖性流体是触变性流体(thixotropic flui

某些流体的黏度不仅与切变速度大小有关,而且与系统遭受切变的时间长短有关,它们是时间依赖性流体。此种流体又可分为两类:①触变性(thixotropy)系统,②震凝性(rheopexy)系统。这两种系统都是非Newton流体,但切变与时间有关。前者维持流体以恒定切变速度流动的切力随时间而减小,后者在一定切变速度下,切力随时间而增加。

绝大多数时间依赖性流体是触变性流体(thixotropic fluid)。触变性流体内的质点间形成结构,流动时结构破坏,停止流动时结构恢复,但结构破坏与恢复都不是立即完成的,需要一定的时间,因此系统的流动性质有明显的时间依赖性。触变性可以看成是系统在恒温下“凝胶一溶胶”之间的相互转换过程的表现。更确切地说,物体在切力作用下产生变形,若黏度暂时性降低,则该物体即具有触变性。

产生触变性的原因并不十分清楚。如前所述,一种看法是认为针状和片状质点比球形质点易于表现出触变性,它们由于边或末端之间的相互吸引而形成结构,流动时结构被拆散,切力使质点定向流动。当切力停止时,被拆散的质点要靠Brown运动使颗粒末端或边相互碰撞才能重新建立结构,这个过程需要时间,因而表现出触变性。触变性是一个较为复杂的问题,许多现象尚不清楚,例如,石英粉的水悬浮液本来没有触变性,但加入一些极细的Al2O3粉末后即出现触变性,其原因就不明。

在实际生产中有许多触变性问题,例如油漆和油墨的质量常决定于是否有良好的触变性。在刷油漆时,人们希望油漆的流动性要好,刷时省力,易于涂匀,且可使油漆光滑明亮。但是当刷子一离开,就要求油漆黏度很快升高,油漆不致流下来造成厚薄不匀。又如钻井泥浆也要求有良好的触变性,钻井时希望泥浆黏度低,这样泥浆冲刷力强,泵效率高,有利于提高钻井速度。但是一旦停钻以后,就希望泥浆黏度迅速升高,不然泥浆所携带的矿屑等杂质就要沉到井底而形成卡钻事故。

还有一种负触变现象,它与通常的触变性相反,即在外切力作用下,系统的黏度迅速上升,静止后又恢复原状,它是具有时间因素的切稠现象。从滞后圈来看,它是顺时针的,而触变系统是逆时针的。最初发现负触变性是在高分子溶液中,最典型的是5%聚异丁烯的苯溶液。

震凝性系统是溶胶在外界有节奏的震动下变成凝胶。这种节奏性震动可以是轻轻敲打、有规则的圆周运动或搅拌等。例如将1.3%的蒙脱土悬浮体放入1 cm直径的试管内,加一滴饱和NaCI(或KCl)溶液,用橡皮棒有节奏地轻轻敲打试管,在25℃时经过15 S就凝结成凝胶。

震凝性与胀性不同,胀性系统的特点是当外切力取消后,系统的黏度立即降低而“稀化”,而震凝性系统则不同,当外切力去除后,系统仍保持凝固状态,至少有一段时间呈凝聚状态,然后再稀化。从微观结构来看,胀性系统的悬浮体是“高浓度”的,固体含量常高达40%以上,润湿性能良好。震凝性固体含量低,仅1%~2%左右,而且粒子是不对称的,因此形成凝胶完全是粒子定向排列的结果。

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