二氧化硅分散体系在应力剪切过程中粘弹性及能耗研究

通过动态应力剪切研究了以乙二醇、丙二醇和丁二醇为分散介质的雾化二氧化硅分散体系的粘弹性以及能耗.研究发现,随着应力的增大,体系都经历了线性粘弹区、剪切变稀区以及剪切增稠区.在线性粘弹区,储能模量(G′)、耗能模量(G″)随着应力(σ)的增大保持不变;在剪切变稀区,G′随着σ的增大而减小,且乙二醇、丙二醇、丁二醇分散体系的减小幅度依次递减,而G″基本保持不变;在剪切增稠区,G′、G″都随着σ的增大而增大.在所研究的应力范围内,G″都大于G′,体系主要体现粘性,消耗能量为主.同时还发现在低剪切应力区,体系所消耗的能量(Ed)都随着最大应变(γ0)成二次方关系增长,而在剪切增稠区,当n=2.79、4.93、4.88时,EG/SiO2、PG/SiO2、BG/SiO2的Ed分别随γ0以指数关系增长.

SiO_2/PEG分散体系动态剪切流变行为(英文)

在动态应变条件下,SiO2/PEG200(聚乙二醇,平均分子量为200)分散体系出现了剪切增稠现象.剪切流变实验表明,在两种情况下都出现了剪切增稠:一种是在不同的恒定频率下应变扫描,在临界应力γc出现的剪切增稠;另一种是恒定的应变(γ0=500%)条件下频率扫描,在临界频率ωc≈10rad·s-1出现的剪切增稠.在不同的恒定频率应变扫描条件下,实验研究了储能模量(G′)和耗能模量(G″)与应变的关系,同时初步探讨了应变与不同恒定频率的函数关系.在线性粘弹性区域内,G′和G″满足G′∝ω0.57和G″∝ω0.7指数关系.在恒定的应变条件下,发现模量和复数粘度与扫描频率具有强烈的依赖关系,这些现象可以定性地通过"粒子簇"理论来解释."粒子簇"理论认为这种剪切增稠的发生是由于形成了亚稳定、流动所导致的"粒子簇",使得粘度上升.