
由于胶粒种类与性状繁多,所以有重大的实用价值。我们以下讨论很有商业用途的特殊胶粒流变性质。
对一些工业产品的配方设计师来说,一种叫做“剪切稀化”的现象很重要。剪切稀化体系具有以下特点:静置时,体系是固体或(高)黏滞状,但通过搅拌、混合或猛烈振摇(被切变),这种体系就可流动或表现出黏度降低。
利用这种现象的产品有:
乳制品:
例如,酸乳酪、人造黄油和将脂肪分散于水中的辅料,还有食用色素和香精。如果配方组成是剪切稀化体系,它就很容易搅拌均匀,随后将它装入合适的包装盒或盘子里。放置后,体系就会固化(例如糨糊)或变成高度黏滞体(例如稠奶油),阻止水和脂肪的混合物再分离。所以剪切稀化现象被用来提高产品稳定性和延长贮存期。
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油漆:
好刷、色泽均匀、不滴淌的油漆才是好产品,而这正是利用了切变变稀原理。油漆储存在罐里或是刷好后,应是高黏滞状或固体,但由于切变作用,当刷子刷它时油漆就变成高流动性流体。切变搅动停止(即拿开刷子后),油漆又再次变得黏滞而不再流动。 有一些方法可以使胶粒具有这种特性。C4 左图表示有一固体微粒分散在液体中,形成分散体系。粒子在不断的运动,粒子的形状和其他特性会约束其周围粒子的运动。图中,我们看到的是拉长粒子的分散体系。静止状态下,粒子随机取向,粒子的运动相互受制约,胶粒体系的流动性降低,表现黏度 hA
很高。当有切变作用时,粒子会顺应流动的方向定向,相互间变得容易流动;胶粒体系会呈现出更高的流动性,也就是说黏度hB
降低了。
C4 中图表示分散粒子之间有强吸引力。静止状态下,粒子类似有序的晶体结构,呈密堆积排列。胶体体系呈现出半固体结构,表观黏度hA 高。但搅拌破坏了体系的结构,粒子相互流动,胶粒的流动性提高(hB).
C4 右图说明一个含有高分子的体系(比如生物有机产品)。静止时,高分子会形成三维絮凝体结构, 由于高分子链之间存在可逆相互作用,这种结构使体系具有高表观黏度 hA。
搅拌破坏这种结构,体系的表观黏度下降。 |