水凝膠是一種由水和高分子物質(zhì)交聯(lián)而成的凝膠材料,因其具有高吸水性、柔軟性、可塑性等特點,已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、化妝品、石油等領(lǐng)域。水凝膠的性能受其流變學性質(zhì)的影響,因此對水凝膠的流變學性質(zhì)進行研究和探索是十分必要的。流變學是研究物質(zhì)在外力作用下的變形和流動規(guī)律的學料。
使用上海保圣RH-30流變儀來表征水凝膠的流變學特性,在水凝膠研究領(lǐng)域中,流變學的應(yīng)用可以揭示水凝膠的變形特性、力學性質(zhì)、穩(wěn)定性等方面的信息,為其在生產(chǎn)、應(yīng)用中的改進和優(yōu)化提供依據(jù)。以下將對水凝膠的流變學性質(zhì)進行系統(tǒng)介紹。
1.介觀結(jié)構(gòu)的流變學性質(zhì)
上海保圣RH-30流變儀可以測試不同結(jié)構(gòu)的水凝膠在外力作用下的變形行為有所不同。水凝膠的介觀結(jié)構(gòu)決定了其流變行為的復雜性和多樣性。常見的介觀結(jié)構(gòu)有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、交錯結(jié)構(gòu)、球粒結(jié)構(gòu)等。
網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是最常見的水凝膠結(jié)構(gòu),在水凝膠中具有顯著的自組裝特性。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)水凝膠在外力作用下會發(fā)生分子間的排列順序改變和分子間距離的變化,從而引起其物理性質(zhì)的改變。 當外力作用較小時,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)水凝膠表現(xiàn)出高彈性模量和高黏度,表現(xiàn)出固體的特性,當外力作用較大時,水凝膠的結(jié)構(gòu)開始破壞,表現(xiàn)出流體的液態(tài)特性。
交錯結(jié)構(gòu)水凝膠的顆粒直徑常常在1-10以之間,其變形受其表面上交錯結(jié)構(gòu)的影響。 當外力作用較小時,交錯結(jié)構(gòu)水凝膠表現(xiàn)出高彈性模量和高黏度,但當外力作用超過一定程度時,交錯結(jié)構(gòu)開始破壞,表現(xiàn)出流體的特性。
球粒結(jié)構(gòu)水凝膠是由大量球形聚合物顆粒構(gòu)成的,其顆粒的分散截面間隔較大。 當外力作用于其表面時,顆粒間空隙的結(jié)構(gòu)開始發(fā)生變化,并導致液態(tài)滲透。該類水凝膠的比表面積較小,黏度較低,更容易流動。
2.流變失穩(wěn)現(xiàn)象
流變失穩(wěn)是指在外力的作用下,初始穩(wěn)定的水凝膠突然出現(xiàn)不均勻的分布和流動。這種現(xiàn)象通常在外力的作用下,水凝膠中的一些區(qū)域受力較大,而一些區(qū)域的應(yīng)力較小,從而導致局部結(jié)構(gòu)的破壞和系統(tǒng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)變。
在水凝膠中,流變失穩(wěn)現(xiàn)象是由多種因素共同作用而產(chǎn)生的。例如,外力受力方向的變化、介觀結(jié)構(gòu)變化、顆粒結(jié)構(gòu)改變等都可能導致水凝膠的流變失穩(wěn)。處理流變失穩(wěn)現(xiàn)象的一個有效方法是監(jiān)測水凝膠在外力作用下的變形行為,并對其介觀結(jié)構(gòu)變化進行分析。在防止水凝膠失穩(wěn)方面,減小外力作用的變化,保持介觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定也是一種有效的方法。