基本介紹
- 中文名：膠體粘度
- 外文名：viscosity of colloids
- 關於流體：可分為牛頓型和非牛頓型
- 分類依據：流動-形變性能
簡介,相關公式,
簡介
其中，牛頓型是討論問題的基礎，一些只有分子內摩擦而無內部結構的流體屬此類，如水、甘油等。低濃度的膠體多半為牛頓型；隨著濃度的增加，流型偏離牛頓型，但屬塑性、假塑性和脹流型中的哪一種，將因物質而異。
相關公式
最早研究稀濃度膠體的是A.愛因斯坦，他在1911年得出下列公式：
η=η0(1+2.5φ) (φ<0.1)
式中η0和η分別為溶劑和稀濃度膠體的粘度；φ為膠體質點的體積分數。得出上式時，他除了運用流體力學知識外，還藉助下列假設：①膠體質點是比溶劑分子大得多的球；②球是剛體,且能被不可壓縮的溶劑完全潤濕;③濃度極稀，流體經過質點時，各流層所遭受的擾亂不至於相互干擾；④體系中無紊流。該式曾用已知尺寸的細玻璃球和某種酵母驗證,在濃度很稀時,理論與實驗數據相符。該式說明相對粘度與質點性質和大小無關，粘度的增加只是因為流體受到更大的切應力。實際上，質點的大小、多分散性和溶劑化作用等都影響粘度。
對於稍濃一點的膠體，用下列公式表示：
對於稍濃一點的膠體，用下列公式表示：
η=η0(1+2.5φ+K1φ2+…)
式中K1是參數，根據不同的模型，可算得不同的數值。
若膠體是非球形的不規則質點，流體流經其質點邊緣時,質點可以轉動,從而消耗了額外的能量。此外，質點之間的相互干擾也是必須考慮的重要因素。濃度稀時，R.西馬就旋轉的橢圓體推導出下式：式中a、b分別是橢圓體的長軸和短軸；λ為常數，扁長旋轉橢圓體的λ是1.5，圓體形棒的λ是1.8。該式曾用不同粒徑的菸草斑紋病毒驗證,在a/b=20.3～64.3，φ<0.003範圍內，理論與實驗結果符合得很好。
當質點相互間有作用，並能形成網狀結構時，還會有一部分溶劑包含在其中,從而使膠體粘度大大增加,因為不但能流動的溶劑減少，而且拆散網狀結構或使其變形，都需要能量。此種因結構而生出的粘度叫結構粘度。它與所施的剪下力有很大關係。剪下力小時，結構粘度大；剪下力增加後，網狀結構被拆散，質點還會隨之定向，故粘度下降。一般濃的膠體和高聚物溶液，皆有此現象。
對親液膠體的粘度，特別是無規線團高聚物溶液的粘度，H.F.馬克和R.豪溫克用兩參數的經驗公式，將其特性粘度[η]同分子量Μ關聯起來。
若膠體是非球形的不規則質點，流體流經其質點邊緣時,質點可以轉動,從而消耗了額外的能量。此外，質點之間的相互干擾也是必須考慮的重要因素。濃度稀時，R.西馬就旋轉的橢圓體推導出下式：式中a、b分別是橢圓體的長軸和短軸；λ為常數，扁長旋轉橢圓體的λ是1.5，圓體形棒的λ是1.8。該式曾用不同粒徑的菸草斑紋病毒驗證,在a/b=20.3～64.3，φ<0.003範圍內，理論與實驗結果符合得很好。
當質點相互間有作用，並能形成網狀結構時，還會有一部分溶劑包含在其中,從而使膠體粘度大大增加,因為不但能流動的溶劑減少，而且拆散網狀結構或使其變形，都需要能量。此種因結構而生出的粘度叫結構粘度。它與所施的剪下力有很大關係。剪下力小時，結構粘度大；剪下力增加後，網狀結構被拆散，質點還會隨之定向，故粘度下降。一般濃的膠體和高聚物溶液，皆有此現象。
對親液膠體的粘度，特別是無規線團高聚物溶液的粘度，H.F.馬克和R.豪溫克用兩參數的經驗公式，將其特性粘度[η]同分子量Μ關聯起來。
【η】=KMα
式中K和α為參數。大量實驗數據表明,α在0.5～1.0之間變化。使用良溶劑時,線型高聚物的α為0.6～0.8。加入不良溶劑後，α值逐漸減小；在接近沉澱點時，α值接近1/2。對於內旋轉阻礙較大的剛性高聚物鏈,α值接近1.0。
為了求得[η],必須進行一系列粘度測定，其中有相對粘度（ηr）、 增比粘度、比濃粘度和比濃對數粘度。c為濃度，且： 通常,取4～5個不同濃度的溶液,測定其η和η0,利用稀釋外推方法，即可求得【η】（見圖）。即以ηSP/c對c和以ln(ηr/c)對c作圖,分別得到兩條直線，外推後，與縱坐標交於同一點，其截距為【η】·c，從而得到【η】。
影響高聚物粘度的因素甚多，如溶液濃度、溶劑種類、溫度、剪下速率、高聚物鏈的聚集狀態及其相互作用等。
為了求得[η],必須進行一系列粘度測定，其中有相對粘度（ηr）、 增比粘度、比濃粘度和比濃對數粘度。c為濃度，且： 通常,取4～5個不同濃度的溶液,測定其η和η0,利用稀釋外推方法，即可求得【η】（見圖）。即以ηSP/c對c和以ln(ηr/c)對c作圖,分別得到兩條直線，外推後，與縱坐標交於同一點，其截距為【η】·c，從而得到【η】。
影響高聚物粘度的因素甚多，如溶液濃度、溶劑種類、溫度、剪下速率、高聚物鏈的聚集狀態及其相互作用等。
