Вивчення реологічних властивостей матеріалів
Реологія - це вивчення деформацій і течії матеріалів, включаючи еластичні, в'язкі і пластичні властивості.
В'язкість - вимір внутрішнього тертя рідини. Це тертя виникає між шарами рідини при її русі. Чим більше тертя, тим більше сили необхідно докласти, щоб викликати рух ( «зсув»).
Зрушення має місце при фізичному переміщенні або руйнуванні рідини: розливі, растекании, розбризкування, перемішуванні і т.п. Для зсуву рідин з високою в'язкістю необхідно докласти більше сили, ніж для маловязких матеріалів.
За характером перебігу рідини (і псевдорідину) ділять на ньютонівські і неньютонівські рідини, а по поведінці в часі - на тиксотропні і реопексние.
Ньютонівські і неньютонівські рідини
Рідини. для яких в'язкість не залежить від швидкості деформації, називаються ньютоновскими. Характерними ньютоновскими рідинами є вода і маловязкие моторні палива.
Поведінка ньютонівських рідин відмінно видно на графіках залежності напруги зсуву (А) або в'язкості (В) від швидкості зсуву.
На практиці це означет, що в'язкість рідини при даній температурі залишається постійною і не залежить від моделі віскозиметра, шпинделя або швидкості зсуву. Стандатри в'язкості Brookfield є також ньютоновскими рідинами і відповідний для всіх моделей віскозиметрів Brookfield.
Для неньютоновскіх рідин в'язкість змінюється при зміні швидкості зсуву. Для цих рідин модель віскозиметра, шпиндель і швидкість зсуву впливають на кінцевий результат; для неньютоновскіх рідин ізмереяется, так звана, «уявна в'язкість». Точності і відтворюваності результатів для таких рідин можна досягти тільки при відтворенні всіх параметрів вимірювань (моделі віскозиметра, шпинделя, температури і т.д.).
Існує кілька типів неньютоновскіх рідин, що розрізняються вліяненіем швидкості зсуву на в'язкість. Найбільш відомі три типи:- псевдопластичні рідини рідини
- ділатантні рідини
- пластичні рідини
В'язкість псевдопластичні рідини рідин зменшується при збільшенні швидкості зсуву.
Найбільш відомі псевдопластичні рідини рідини - фарби, емульсії і деякі суспензії. Для розуміння такої поведінки уявіть, що в момент обертання шпинделя в зразку структура молекул речовини буде змінюватися, вони будуть прагнути розташуватися паралельно руху поверхні шпинделя. В результаті опір між окремими шарами рідини буде слабшати, в'язкість - знижуватися. З прискоренням обертання первісна структура буде руйнуватися, молекули будуть ковзати відносно один одного, і в'язкість буде знижуватися.
У дилатантні рідини. навпаки, зі збільшенням швидкості зсуву в'язкість збільшується.
Хоча ділатантні рідини не так поширені, але їх досить багато, до них відноситься більшість дефлокулянтів: глиняні суспензії, солодкі суміші, суспензія кукурудзяного крохмалю у воді, системи пісок / вода.
Пластичні рідини в статичних умовах поводяться як тверді матеріали, але при впливі на них певною силою вони починають текти. Мінімальна зусилля, яке необхідно прілоіть до системи, щоб вона почала текти називається граничним напруженням зсуву (f ').
Томатний кетчуп є яскравим прикладом пластичних рідин: поки пляшку з продуктом не вразити або вдарити по ній, кетчуп текти не буде. Після подолання критичної напруги зсуву пластичні рідини можуть вести себе як ньютонівські, псевдопластичні рідини або ділатантні.
Тиксотропні і реопексние рідини
В'язкість деяких рідин, при постійних оточуючих умовах і швидкості зсуву, змінюється з часом. Якщо в'язкість рідини з часом зменшується, то рідина називають тиксотропної, а якщо, навпаки, збільшується, то - реопексной.
Обидва поведінки можуть зустрічатися як разом з вищеописаними типами течії рідин, так і тільки за певних швидкостях зсуву. Часовий інтервал може сильно варіюватися для різних речовин: деякі матеріали досягають постійного значення за лічені секунди, інші - за кілька днів. Реопексние матеріали зустрічаються досить рідко, на відміну від тиксотропних, до яких відносяться мастила, в'язкі друковані чорнило, фарби.
При вивченні впливу двох параметрів (часу і швидкості зсуву) на в'язкість матеріалів, для тиксотропних рідин будуть виходити наступні криві.
Низхідна і висхідна криві не співпадають і утворюють «петлю гістерезису», яка викликана зменшенням в'язкості рідини при тривалих деформаціях. Це явище може бути оборотно чи ні: деякі системи можуть знайти первісну в'язкість після періоду спокою, інші системи - ніколи.
Більш детальну інформацію про реологічних властивостях систем можна прочитати з буклету «More Solutions to Sticky Problems», який включений в комплект поставки віскозиметра.