1.2.2粘弹性

施加的应力对物质特性产生影响分为两个方面弹性和粘性。流体以弹性为主时经常会表现出一些非正常行为,如无管虹吸、威森伯格效应、反冲射、流胀大等。粘弹性包括了线性粘弹性和非线性粘弹性两种情况。在线性粘弹区测定流体时,剪切应力的大小与流体的函数不相关;而应变与剪切应力成正比增加。通过实验可测得线性粘弹区的范围。流体表现出非线性粘弹行为的前提是施加的剪切应力或应变较高导致超出其线性粘弹区。在现代工业生产中流体的非线性粘弹性的行为具有很高的应用价值。但是在比较研究时才能使用非线性粘弹，这是由于理论上复杂性。测定流体粘弹性的方法有两种，一种是稳态剪切时测定法向应力;另一种是动态测定方法。第二种又可以分为:瞬态实验和振荡实验。其中瞬态实验包括稳态剪切流停止、启动流、应力松弛、反冲和蠕变及其回复[9,10]。

1.2.3振荡实验

通常测定流体粘弹性的方法是振荡实验。可以通过动态振荡实验来预分析一些医药产品的稳定性，这种方法最大的优点是可以快速测量得到结果。分散体系的稳定性受分散粒子的大小和缔合程度的影响。当粒子很大并且其缔合程度也很大时，分散粒子会因为聚集而析出，这时的弹性模量和损耗角正切值就会随之较小。与之相反的是假如粒子间不存在相互作用，分散相中的粒子会用很慢的速度析出，这时的损耗模量和损耗角正切值会随之较大[11]。所以，当需要预测流体的储存稳定性时就可以利用损耗角正切值来分析。通常来说当损耗角正切值为（1.0~2.0）的分散体系具有最优的存储性能[11]。一般振荡测试可分为拉伸、压缩和剪切三种。其中剪切形变是最常用的测定方法。通常剪切形变的仪器分为控制剪切应力)和控制剪切速率两种,但是这两者得到的实验结果是相似的。根据目前所设立的很多关于振荡实验的数学模型,这些模型所能够成立的前提条件是:(1)样品中各个点的应变相同;(2)忽略样品的惯性;(3)样品要具有线性粘弹性[12]。

(1) 线性粘弹性参数

在振荡测试中对样品施加正弦变化的应力或应变时,可以得到如下关系:

（1.3）

（1.4）

其中, 、 分别为应变振幅和应力振幅； 为角频率; 表示应力相对于应变的相移动。在实际应用中，这些参数并不常用,公式1.13可以改写为:

(1.5)

其中,G’、G''分别为储能模量和耗能模量，G’表示应力能量在试验中暂时存储，以后可以恢复，而G’’则意着初始流动所用能量是不可逆损耗，已转变为剪切热。G'和G''可表不为:

(1.6)

(1.7)

另外,G’、G’’以及 的正切值满足关系表示

(1.8)

 外剪切循环中损耗能量与存储能量的比值。

除上述参数外,常用的表示流体粘弹性的与振荡频率有关的参数还有复合模量(G*)、复合粘度(η*)、动态粘度(η')、储能粘度(η'')、复合柔量(J*)、储能柔量(J')、耗能柔量(J'')等,他们满足如下关系:

剪切应力和应变相位相同时为理想弹性体，即δ= 0,因此G’’和η’都为0，此时G’等于剪切模量G；而对于理想的粘性流体,剪切应力和应变相位差为90°，即δ= ,因此G'和η’’都等于0, η'等于牛顿粘度η。

(2) 线性粘弹性的测定方法

应力或应变扫描：为了得到G'和G’’首先要确定振荡频率，按照正弦函数变化施加剪切应力或应变给样品,得到其所产生的应变或应力。当小于临界应力或应变值时，随应力或应变的增加G'和G’’基本保持不变，根据这时的剪切应力或应变范围即为样品的线性粘弹区[12]。所以说对样品进行剪切应力或应变扫描是用来确定样品的线性粘弹区范围的。同时还可以确定样品的其临界应力或应变。 几种亲水凝胶流变特性的分析(4):http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_50886.html