Псевдопластичные жидкости

Псевдопластичные жидкости не имеют предельного динами­ческого напряжения сдвига; графики их консистенции проходят через начало координат. Эти графики нелинейны, но при высо­ких скоростях сдвига приближаются к прямой. Если значения напряжений, измеренных при высоких скоростях сдвига, экстра­полировать до оси ординат, то может показаться, что эти жид­кости, как и бингамовские вязкопластичные жидкости, имеют предельное динамическое напряжение сдвига (рис. 5.22). Этим и объясняется название «псевдопластичные жидкости».

Типичными псевдопластичными жидкостями являются сус­пензии полимеров с длинными цепями. В состоянии покоя цепи беспорядочно спутаны; однако структуры не образуются, так как между молекулами действуют преимущественно отталки­вающие электростатические силы. Когда суспензия начинает двигаться, цепи имеют тенденцию выстраиваться параллельно направлению течения; эта тенденция усиливается с повыше­нием скорости сдвига, поэтому эффективная вязкость снижа­ется. График консистенции модели псевдопластичной жидкости описывается эмпирическим уравнением, известным под назва­нием «идеальный степенной закон»

τ = K(dv/dr)ⁿ, (5.31)

где К и п — константы, характеризующие поведение движу­щейся жидкости (К— показатель консистенции, которая играет роль вязкости ньютоновской жидкости, но выражается в динах на квадратный сантиметр; п — показатель нелинейности, харак­теризующий степень отклонения от ньютоновской жидкости).

Фактически идеальный степенной закон описывает три мо­дели течения в зависимости от значения п:

• псевдопластичную при п< 1 — эффективная вязкость сни­жается с увеличением скорости сдвига;

• ньютоновскую при п=1 — вязкость остается постоянной при изменении скорости сдвига;

• дилатантную при п> 1 —эффективная вязкость повышается с увеличением скорости сдвига.

Поскольку уравнение (5.31) можно представить в виде

lgτ= lgК + n(lgγ), (5.32)

график зависимости напряжения сдвига от скорости сдвига в логарифмическом масштабе линеен. Как видно на рис. 5.23, наклон прямой определяет п, а пересечение прямой с осью на-, пряжений при γ =1 определяет К (так как lg 1=0).

К и п можно оценить непосредственно по графику либо рас­считать по двум значениям напряжения.