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目的:探討碳黑一聚丁二烯懸淨液在不同條年下其穩態剪切粘度變化的情形,並建立 數學模式以預測其粘度。 方法:實驗方面,改變聚可二幣在苯乙烯中的濃度以製備牛頓流體及非牛頓流體;利 用球磨壼混合碳黑和上述溶以製備不同固體濃度的懸浮液;使用HAAKE 粘度計測試對 剪率的關係。 理論方面(Ⅰ)牛頓流體的懸浮液。由動力觀點演導凝結物動力平衡下的結構狀態, 再由能量觀點導出粘度對剪率的關係。當有粒徑分布時,利用混合律也可預測懸液的 粘度。(Ⅱ)非牛頓流體的懸浮液。假設(Ⅰ)中的模式的參數是懸浮液液相粘度的 函數,則可由同一模式預測懸浮液粘度。 內容與結果:實驗結果發現所有懸浮液均有shear thinning的現象;又粘度隨碳黑濃 度或表面積的增大而增高;在低剪率下可外插得到表降伏應力;大粒子加入小粒子的 懸浮液後會使其粘度降低很多;增加高分子濃度反而使懸浮液的非牛頓行為不明顯。 理論推演結果得到下面適用於牛頓流體的單一粒徑懸浮液的模式:
Y+Kγ^n τ= ───── + η∞γ ─⑴ 1+bγ^m
其中τ是剪應力,γ是剪率,Y是降伏應力,η∞是高剪率下的粘度,k、b、m、n是參 數。有粒徑分佈時可用下式計算: ηb=ηsWsφs +ηLWL φL 其中下標b 指兩種粒徑混合,S表小粒徑,L表大粒徑,W是重量分率,φ是權量因子。 ⑴式預測的結果與實驗值吻合,但⑵式的預測值卻較實驗值高;非牛頓流體的預測值 除在高剪率下偏低外,一般還能預測其粘度變化的趨勢。
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