Классификация дисперсных систем по структурно-механическим свойствам

Нередко используется еще одна классификация дисперсных систем, по которой все реальные тела в зависимости от реологических свойств принято делить на жидкообразные (/у = 0) и твердообразные (Р_т ф 0).

Структурированные системы занимают промежуточной положение между жидкостями и твердыми телами и в разных условиях могут проявлять свойства жидкости или твердого тела. На это влияют концентрация, температура, взаимодействие дисперсной фазы со средой и другие факторы. Течение жидкообразных тел происходит при сколь угодно малых значениях предела текучести, то есть при Pj = 0, а твердообразных — при Pj > 0.

Таким образом, по значению/у можно характеризовать реологию структурированных систем.

На рис. 8.6. показаны варианты изменения скорости деформации в зависимости от свойств систем.

Жидкообразные тела классифицируют на ньютоновские и неньютоновские жидкости. Неньютоновскими жидкостями называются системы, вязкость которых зависит от напряжения сдвига Я и не является постоянной величиной. Если течение нормально вязких систем подчиняется закону Ньютона, то для неньютоновских нужны другие законы.

Рис. 8.6. Кривые течения жидкообразных (а) и твердообразных (б) тел.

Для жидкообразных тел: 1 — ньютоновские жидкости; 2 — псевдопластические жидкости; 3 — дилатантные жидкости; для твердообразных тел: 1 — бингамовское тело; 2 — псевдопластическое твердообразное тело; 3 — пластическое дилатантное тело.

Неныотоновские жидкости подразделяются на стационарные (реологические свойства системы постоянны во времени) и нестационарные (реологические свойства изменяются во времени). Среди неньютоновских стационарных жидкостей различают псевдопластические и дилатантные. К пссвдопластическим жидкостям относятся некоторые суспензии и растворы полимеров, например, производные целлюлозы. Свойства дилатантных жидкостей характерны для некоторых керамических масс.

Наиболее общим уравнением, описывающим течение неньютоновских жидкостей, является уравнение Оствальда — Вейля:

в котором кип — постоянные, характеризующие свойства материала, обычно определяемые эмпирически.

Если в уравнении Оствальда — Вейля показатель степени равен единице (п — 1), то жидкость является ньютоновской, а константа к совпадает с ньютоновской вязкостью (рис. 8.6я, линия 1).

При значениях показателя степени п < 1 жидкости называются псевдопластическими (рис. 8.6я, линия 2), при значениях показателя п > 1 — дилатантными (рис. 8.6а, линия 3).

Для пластических тел общим является эмпирическое соотношение:

где Ру — предел текучести.

Твердообразные дисперсные системы подразделяются на бингамовские и небингамовские (псевдопластические твердообразные тела и пластические дила тантные тела) (рис. 8.66).

Если в последнем уравнении показатель степени равен единице (п = 1), то система представляет собой идеальное бингамовское тело (рис. 8.66, линия 1) и подчиняется уравнению Бингама. По реологическим свойствам к бингамовским системам (вязкопластическим телам) близки пульпы, шламы, масляные краски, буровые растворы, зубные пасты и так далее. Они отличаются небольшим пределом текучести, а при развитии деформации ведут себя как структурированные жидкости.

При п < 1 система отвечает псевдопластическому твердообразному телу (рис. 8.66, линия 2), при п > 1 — пластическому дилатантному телу (рис. 8.66, линия 3).