什么會影響樣品的粘度及流變特性？

粘度數(shù)據(jù)通常起到“窗口”作用，通過它便可觀察到物料的其他特性。粘度比一些可影響粘度的特性更易于測量，使它成為進(jìn)行物料定性的一種重要工具。本章早前部分已論述了多種類型的流變特性以及如何確定這些特性。已確定物料中的特定流變特性，您可能想知道就其他特性而言，此信息暗示了什么。本部分以所收集的多年客戶經(jīng)驗(yàn)信息為依據(jù)，可作為“備忘錄”，以便使您想起粘度計(jì)幫您解決的難以理解的事情。

溫度

可對流變特性產(chǎn)生影響的最明顯的因素之一是溫度。一些物料對溫度非常敏感，較小的變化就會導(dǎo)致粘度顯著改變。其他比較不敏感。對受制于使用中或生產(chǎn)中溫度變化的物料進(jìn)行評估時，例如機(jī)油、油脂、熱熔粘接劑，將溫度對粘度的影響考慮在內(nèi)很有必要。

剪切率

現(xiàn)實(shí)世界中，非牛頓流體趨于標(biāo)準(zhǔn)而不是例外，對于從事流變數(shù)據(jù)實(shí)踐應(yīng)用的任何人來說，評估剪切率的影響很有必要。例如，試圖泵出流經(jīng)系統(tǒng)的膨脹性流體，卻使它在泵內(nèi)變得堅(jiān)實(shí)，導(dǎo)致整個工序驟然停止，這將是災(zāi)難性的。雖然這是一個極端例子，但也不應(yīng)低估剪切率影響的重要性。

在生產(chǎn)或使用中，以多種剪切率處理物料時，了解以預(yù)估剪切率測得的粘度很有必要。如果對這些都不了解，應(yīng)當(dāng)制定一個估值。應(yīng)以與估值盡可能相近的剪切率來測量粘度。

由于這些值超出了粘度計(jì)的剪切率范圍，測量期間通常不可能近似于預(yù)估剪切率值。在這種情況下，有必要以幾種剪切率進(jìn)行測量并將數(shù)據(jù)外推至預(yù)估值。這不是獲取此信息最精確的方法，但是往往是唯一的選擇，尤其是預(yù)估剪切率非常高的時候。實(shí)際上，最好是以幾種剪切速率測量粘度，以檢測可能對生產(chǎn)加工或使用有影響的流變行為。在剪切率值不明確或不重要的情況下，粘度與轉(zhuǎn)速樣品圖通常就可滿足要求。

生產(chǎn)和使用過程中，由于剪切率大幅度變化而受影響的物料實(shí)例有：油漆、化妝品、液態(tài)膠乳、涂料、某些食品以及人體循環(huán)系統(tǒng)中的血液。不同剪切率典型實(shí)例如下表所示。

測量條件

材料在粘度測量過程中的條件會對測量結(jié)果產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。因此，重要的是要了解并盡可能控制您正在測試的任何樣品的環(huán)境。

首先，應(yīng)遵守之前文章中提到的粘度測量技術(shù)。粘度計(jì)型號、轉(zhuǎn)子/速度組合、樣品容器尺寸、護(hù)腿是否存在、樣品溫度、樣品制備技術(shù)等變量不僅會影響測量的準(zhǔn)確性，還會影響你在測量材料的實(shí)際粘度。

其次，必須考慮可能影響粘度的其他不太明顯的因素。例如，樣品材料可能對環(huán)境大氣敏感，例如牙科印模材料、高爐渣、血液和粘液。這種情況下需要提供有利于測試目標(biāo)的受控氣體環(huán)境（參見Brookfield的吹掃配件信息）。 

另一個可能影響粘度測量的因素是樣品的均勻性。通常我們希望有一個均質(zhì)的樣品，這樣可以獲得更一致的結(jié)果。然?，有時，材料分離成非均勻?qū)拥内厔菔谴嬖诘?。在這種情況下必須小心，不要通過混合或搖動樣品來干擾您希望研究的內(nèi)容。

時間

隨著測試時間推移，剪切作用會影響觸變性和流變性。但是，即使材料沒有被剪切，許多材料的粘度也會隨著時間的推移?發(fā)生變化。在選擇和制備用于粘度測量的樣品時，必須考慮老化現(xiàn)象。還要考慮這樣一個事實(shí)，即許多材料在化學(xué)反應(yīng)過程中會發(fā)生粘度變化，因此測試在化學(xué)反應(yīng)過程中的材料，一次進(jìn)行的粘度測量可能與另一次進(jìn)行的粘度測量有很大不同。

壓力

壓力變化可能導(dǎo)致：溶解氣體形成氣泡；夾帶氣體改變材料大小和分布， 在某些情況下，甚至形成湍流。壓力不像其他因素那樣頻繁出現(xiàn)，壓力會壓縮流體， 因此會增加分子間阻力。液體在非常高的壓力的影響下是可壓縮的類似于氣體，但程度要小得多。壓力的增加往往會增加粘度。例如： 高濃度漿料（顆粒體積的 70?80% 以上）的流動特性，其中沒有足夠的液體完全填充顆粒之間的所有空隙，導(dǎo)致三相混合物（即固體、液體、通常是空氣）。由于空氣的存在，混合物是可壓縮的，因此，壓縮得越多，流動阻力就越大。

樣品的測前狀態(tài)

在粘度測量之前樣品發(fā)生的情況會顯著影響結(jié)果，尤其是在對熱或老化敏感的流體中。因此，必須設(shè)計(jì)儲存條件和樣品制備技術(shù)，以盡量減少它們對后續(xù)粘度測試的影響。觸變材料尤其對先前的狀態(tài)敏感，因?yàn)樗鼈兊恼扯葧艿綌嚢?、混合、傾倒或任何其他在樣品中產(chǎn)生剪切活動的影響。

聚合物和添加劑

材料的成分是其粘度的決定因素。當(dāng)這種成分發(fā)生變化時，無論是通過改變成分物質(zhì)的比例，還是通過添加其他材料，粘度都很可能發(fā)生變化。例如，在印刷油墨中加入溶劑會降低油墨的粘度；許多類型的添加劑用于控制涂料的流變性能。

分散體和乳膠的特殊特性

分散體和乳膠是由分散在液相中的一種或多種固相組成的多相材料，它們在流變學(xué)上會受到許多因素的影響。除了前面討論的許多因素外，多相材料特有的特性對此類材料的流變學(xué)也很重要。這些將在下面討論。

要研究的主要特征之一是樣品材料的聚集狀態(tài)。構(gòu)成固相的顆粒是分開的和不同的，還是聚集在一起的？這些團(tuán)塊有多大，它們粘在一起的緊密程度如何？

如果團(tuán)塊（絮凝物）在分散體中占據(jù)較大的體積，則分散體的粘度將傾向于高于絮凝體體積較小的情況。這是由于分散分散體的固體組分需要更大的力。當(dāng)絮凝物在分散體中聚集時，聚集體對剪切的反應(yīng)會導(dǎo)致剪切稀化（假塑性）流動。在低剪切速率下，聚集體可能會變形但基本保持完整。隨著剪切速率的增加，聚集體可能會分解成單獨(dú)的絮狀物，從?降低摩擦力，從?降低粘度。

如果聚集體中的鍵非常強(qiáng)，系統(tǒng)可能會顯示出屈服值。收益率值的大小取決于破壞這些鍵所需的力。

如果材料的絮凝結(jié)構(gòu)在剪切時隨著時間的推移?被破壞，則一種與時間相關(guān)的流動類型行為將被觀察到。如果在破壞部分或全部絮凝結(jié)構(gòu)后降低剪切速率，則材料的粘度可能低于之前在相同剪切速率下的粘度。由于絮狀物在破壞后開始連接在一起，因此發(fā)生這種情況的速度會影響粘度達(dá)到先前水平所需的時間。如果重聯(lián)率高，粘度將與以前大致相同。如果重聯(lián)率低，粘度會降低。這導(dǎo)致了稱為“觸變性”的流變行為。

分散相中顆粒之間的吸引力在很大程度上取決于分散相和液相之間界面處存在的材料類型。這反過來會影響系統(tǒng)的流變行為。因此，將絮凝劑或抗絮凝劑引入系統(tǒng)是控制其流變性的一種方法。

構(gòu)成分散相的顆粒形狀對于確定系統(tǒng)的流變性也很重要。懸浮在流動介質(zhì)中的粒子不斷地旋轉(zhuǎn)。如果顆?；旧鲜乔蛐蔚?，則可以自由地旋轉(zhuǎn)。

然?，如果顆粒是針狀或板狀，則發(fā)生旋轉(zhuǎn)的難易程度就難以預(yù)測，變化的剪切速率的影響也是如此。

在測量多相體系的粘度時，分散相的穩(wěn)定性尤為關(guān)鍵。如果分散相有沉淀的趨勢，產(chǎn)生非均質(zhì)流體，系統(tǒng)的流變特性就會發(fā)生變化。

在大多數(shù)情況下，這意味著測得的粘度會降低。在這種情況下獲得的數(shù)據(jù)通常是錯誤的，需要采取特殊的預(yù)防措施以確保分散相保持懸浮狀態(tài)。