粘度测量及应用
粘度是流体的一个重要性质,它描述了液体对流动的阻力,并与流体内部的内摩擦有关. 最常见的流动行为类型是剪切流动,其中流体层相对于另一个响应剪切力. 这种外力采取剪应力的形式,剪应力被定义为作用在单位面积的流体上的力,并导致横跨样品厚度的速度梯度,称为剪切速率. 与此过程相关的剪切粘度或动态粘度由剪切应力与剪切速率的比值给出,如下图所示.
许多简单的流体被归为牛顿流体,这意味着它们的粘度与施加的剪切量无关. 例如水和简单的碳氢化合物. 随着流体复杂性的增加, 例如,通过包含气泡, 滴, 颗粒或聚合物, 流体可能会表现出更复杂的行为,并表现出非牛顿响应, 粘度取决于施加的剪切量. 这些类型的流体通常被称为结构流体或复杂流体.
这种非牛顿行为在许多工业和商业产品中很常见,包括牙膏, 蛋黄酱, 油漆, 化妆品和 水泥, 哪些通常是剪切稀释流体, 粘度随剪切速率的增加而降低, 虽然剪切增厚可以发生在一些非常结构化的流体中.
对于大多数产品, 粘度要求在低剪切速率下保持较高,以防止沉淀或滑塌, 但在较高的剪切速率下变薄,以方便应用或加工. 因此,单一的粘度测量不足以描述这种材料的粘度,粘度应在剪切速率或应力范围内测量, 或至少以与相关过程或应用相关的剪切速率. 非牛顿流体也可能表现出其他现象,如屈服应力, 触变性和粘弹性对材料行为和产品性能有重大影响.
与分散有关的其他粘度参数是相对粘度, 比粘度和特性粘度, 哪一种方法可以测量溶质或分散相对溶液或分散体粘度的贡献. 这些参数是最容易确定使用微分粘度计,如用于 OMNISEC系统.
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