胶体粘度

牛顿型和非牛顿型

胶体粘度（viscosity of colloids）是根据不同的流动形变性能，流体的流型可分为牛顿型和非牛顿型（塑性、假塑性、胀流型）。

简介

其中，牛顿型是讨论问题的基础，一些只有分子内摩擦而无内部结构的流体属此类，如水、甘油等。低浓度的胶体多半为牛顿型；随着浓度的增加，流型偏离牛顿型，但属塑性、假塑性和胀流型中的哪一种，将因物质而异。

相关公式

最早研究稀浓度胶体的是A.爱因斯坦，他在1911年得出下列公式：

η=η0(1+2.5φ)　(φ＜0.1)

式中η0和η分别为溶剂和稀浓度胶体的粘度；φ为胶体质点的体积分数。得出上式时，他除了运用流体力学知识外，还借助下列假设：①胶体质点是比溶剂分子大得多的球；②球是刚体,且能被不可压缩的溶剂完全润湿;③浓度极稀，流体经过质点时，各流层所遭受的扰乱不至于相互干扰；④体系中无紊流。该式曾用已知尺寸的细玻璃球和某种酵母验证,在浓度很稀时,理论与实验数据相符。该式说明相对粘度与质点性质和大小无关，粘度的增加只是因为流体受到更大的切应力。实际上，质点的大小、多分散性和溶剂化作用等都影响粘度。

对于稍浓一点的胶体，用下列公式表示：

η=η0(1+2.5φ+K1φ2+…)

式中K1是参数，根据不同的模型，可算得不同的数值。

若胶体是非球形的不规则质点，流体流经其质点边缘时,质点可以转动,从而消耗了额外的能量。此外，质点之间的相互干扰也是必须考虑的重要因素。浓度稀时，R.西马就旋转的椭圆体推导出下式：式中a、b分别是椭圆体的长轴和短轴；λ为常数，扁长旋转椭圆体的λ是1.5，圆体形棒的λ是1.8。该式曾用不同粒径的烟草斑纹病毒验证,在a/b=20.3～64.3，φ＜0.003范围内，理论与实验结果符合得很好。

当质点相互间有作用，并能形成网状结构时，还会有一部分溶剂包含在其中,从而使胶体粘度大大增加,因为不但能流动的溶剂减少，而且拆散网状结构或使其变形，都需要能量。此种因结构而生出的粘度叫结构粘度。它与所施的剪切力有很大关系。剪切力小时，结构粘度大；剪切力增加后，网状结构被拆散，质点还会随之定向，故粘度下降。一般浓的胶体和高聚物溶液，皆有此现象。

对亲液胶体的粘度，特别是无规线团高聚物溶液的粘度，H.F.马克和R.豪温克用两参数的经验公式，将其特性粘度[η]同分子量Μ关联起来。

【η】=KMα

式中K和α为参数。大量实验数据表明,α在0.5～1.0之间变化。使用良溶剂时,线型高聚物的α为0.6～0.8。加入不良溶剂后，α值逐渐减小；在接近沉淀点时，α值接近1/2。对于内旋转阻碍较大的刚性高聚物链,α值接近1.0。

为了求得[η],必须进行一系列粘度测定，其中有相对粘度（ηr）、增比粘度、比浓粘度和比浓对数粘度。c为浓度，且：　通常,取4～5个不同浓度的溶液,测定其η和η0,利用稀释外推方法，即可求得【η】（见图）。即以ηSP/c对c和以ln(ηr/c)对c作图,分别得到两条直线，外推后，与纵坐标交于同一点，其截距为【η】·c，从而得到【η】。

影响高聚物粘度的因素甚多，如溶液浓度、溶剂种类、温度、剪切速率、高聚物链的聚集状态及其相互作用等。

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