零剪切粘度的影响因素.doc

1. 乳胶粒子流变性质作为高聚物溶液／熔体流变性质的典型代表，已被研究了近百年，但到目前尚有一些内在的流变机理未完全被揭示。例如流体的零切粘度(这里是指任意一流体流动层与相邻流体静止层间的层间剪切粘度,用η0表示)。尽管许多文献基于数学推导的方式已经给出了相关的流体动态粘度性质关系，但对于流体层间的零切粘度，迄今仅给出一个并不确切的定义。零切粘度(η0 )是一个与时间无关的值，它直接反映了流体层间的微观属性，是评价不同高聚物溶液流体粘度和流体层间化学特性的重要基本参数。本文阐述聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒子体系流动特性与其流变性质的对应关系，同时确定流体层间的零切粘度求值方法，并依据实验数据，求出了不同粒径聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒子体系的η0值。
参考文献见附件二：《聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒子流变特性及零切粘度的研究》

2. 乳状液在工业中有着广泛的应用。乳状液最重要的特性是稳定性,乳状液的稳定性主要是由油水界面膜的强度决定的。 界面膜稳定是乳状液稳定的一个重要因素。界面粘度是油水界面膜的一种重要性质,是界面膜强度的反映,对乳状液的稳定性有很大的影响。界面剪切粘度的大小取决于成膜物质排列的紧密程度,成膜物质相互作用力的大小和是否有结构形成。
表面活性剂和固体粒子对煤油--水动态界面剪切粘度的影响,结果表明:
1) 表面活性剂和固体粒子的存在可以改变油水界面膜的流变特性,提高界面膜剪切粘度,提高油水界面膜的强度。
2) 表面活性剂在油水界面上的吸附是可逆吸附,而固体粒子在油水界面上的吸附是不可逆吸附。
参考文献见附件三：《表面活性剂和固体粒子对动态界面剪切粘度的影响》

3. 在低的总相对分子质量下，引入支链通过降低粘度会改变许多聚合物的线性粘弹行为。然而，当支链的相对分子质量大于缠结相对分子质量时，观察到了低剪切粘度的增加，即零剪切黏度增加了。
链的结构影响着整体流变性能，在同等的相对分子质量下，星形支化结构的回转半径小，溶液的粘度低。详细的流变分析证实：在几种频率下对其进行振荡剪切时，线性和星形支化结构具有截然不同的响应。 当与同等相对分子质量的线性材料比较时，在线性粘弹区支化材料具有较高的低剪切粘度。不过，支化材料粘度对剪切速率的依赖性高得多，造成在高的剪切速率下粘度较低。在较高的剪切速率下，支化材料具有较低的粘度，这就表明加工性能获得了改善。
同时根据高分子物理课本的记载，因为支化分子比同分子量的线型分子在结构上更为紧凑，使短支链高聚物的零切粘度比同分子量的线型高聚物略低一些。但是，如果支链长到足以相互缠结，则其影响就相当显著了，即零切粘度大幅增加。对于三臂支化和四臂支化高分子来说，这种变化更加明显。

参考文献见附件四：《结构与性能的关系：线性宏观结构和星形支化宏观结构》
《高分子物理》复旦大学出版社（修订版）

4. （1）分子量的影响：当分子量小于临界分子量MC时，高聚物的零切粘度与重均分子量成正比，η0=K1MW
当分子量大于临界分子量MC时，零切粘度随分子量增加而急剧增加， η0=K2MW3.4
（2）分子量分布的影响：分子量分布较窄或单分散的高聚物，熔体的剪切粘度主要由重均分子量决定。而分子量分布较宽的高聚物，其粘度可能与重均分子量没有严格的关系，分子量分布曲线上的大分子量尾端对零切粘度及流变行为有特别重要的影响。
在临界分子量以上，零切粘度与重均分子量的3.4次方成比例，因此对于分子量分布较宽的高聚物，其高分子量部分对零切粘度的贡献要比低分子量部分大得多。这样，两个重均分子量相同的同种高聚物试样，分子量分布较宽的有可能比窄的有较高的零切粘度。
（3）分子链柔顺性：柔性链的粘度比刚性链低，例如聚有机硅氧烷和含有醚键的高聚物的粘度就特别低。
（4）除此以外外，分子的极性、氢键和离子键等对高聚物的粘度也有很大的影响。如氢键能使尼龙、聚乙烯醇、聚丙烯酸等高聚物的粘度增加。
参考文献：《高分子物理》复旦大学出版社（修订版）
5. （1）乳胶涂料用增稠剂的品种很多，主要有无机增稠制(以膨润土为主)和有机增稠剂(纤维素类、丙烯酸酯类、缔合型聚氨酯类)。目前在乳胶涂料中，常把聚氨酯增稠剂与纤维素增稠剂复配使用，以制备性能优异的涂料。
参考文献：《缔合型聚氨酯增稠剂在乳胶涂料中的应用》
（2） 高分子在溶剂中形成凝胶往往伴随着分子结构的变化，如丝素溶液在一定的条件下会发生胶凝作用，这是由于丝素分子由无规卷曲转化为贝塔构象的缘故，同时其分子的结晶程度提高。其自然形成胶凝的时间长，而当调节pH值至等电点附近时，则快速胶凝而形成稳定的凝胶。
参考文献：《丝素蛋白的胶凝和凝胶稳定性的研究》

（3）在选择树脂产品时，人们往往只注意树脂的类型和技术指标，而忽视了树脂的分子量和分子量分布这一反映树脂产品内在质量的因素。分子量分布能对聚合物性能起重要影响，往往是涂料性能能否达到令人满意的关键。
涂料生产中，人们总是追求涂料产品能够达到所要求的各项理化性能指标，并且具有一定的贮存稳定性，同时还要适应施工条件的要求，施工后形成优异的涂层。对于这些要求，在很大程度上取决于成膜树脂的性质，而成膜树脂的性质既于构成树脂的组成和分子结构有关，又与分子量和分子量分布有关。从涂膜性能的观点、低分子量部分一般是不希望的，而高分子量部分又会增大粘度。因为树脂的分子量是影响涂料粘度的一个重要因素，通常分子量大，粘度就大，由于颜、填料在体系中润湿性差，故很难均匀地分散在高分子树脂骨架结构中，会导致涂料在贮存过程中发生絮凝或成胶。
从涂料性能考虑，应选择高分子量成膜树脂制造涂料，因为高分子量树脂具有较好的耐候性能。不利因素是粘度太大。从粘度角度考虑，选择低分子量树脂有利于制造涂料，但低分子量树脂的耐候性和耐水性均较差，所以要选择适当分子量和分子量分布的树脂制造涂料是十分必要的，这就需要综合平衡。
参考文献：《涂料用聚合树脂的分子量及分子量分布与性能的关系》

（4）有机聚硅氧烷的分子结构、分子量大小、乙烯基／烷基比例、有机聚硅氧烷用量等因素对硅丙乳液及硅丙乳胶涂料的性能存在较大的影响，选择、制备有机聚硅氧烷时应予以充分考虑。
参考文献：《有机硅氧烷的分子结构对硅丙乳液性能的影响》

（5）一些学者利用有效介质微分理论来说明乳胶体悬浮液或乳液的剪切粘度跟分散相的浓度有关。文中作者对已经提出的非牛顿乳胶体浓度与粘度的关系表达式进行分析，并说明了不足，因此他提出了另一种乳状液的粘度浓度关系方程。文中主要提到了以下两种粘度计算公式来预测高浓度下的粘度：
乳胶液的粘度用相对粘度ηr来表示，等于分散相粘度/基相零切粘度，即

这条公式用于计算乳胶浓度较低时的相对粘度，为分散相特性粘度，K为经验修正系数，Φ为分散相的浓度。
公式二：

这条公式用于计算乳胶浓度较高时的粘度，Φ*为乳胶体粘度发生突变时的浓度，KH 为哈金斯系数。
这种替代方程的优点有： 1.其参数和悬浮液的物理性质有更加密切的关联性; 2.他纠正了乳状液中刚性粒子在极稀溶液和临界浓度附近的流变行为。此外，该方程可解释半稀范围内柔性例子的可塑性。
参考文献：《A comparison of viscosity–concentration relationships for emulsions》

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