壹流變學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)78課件

壹流變學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2化妝品可分為純黏性流體和黏彈性流體兩類?；瘖y品流變學(xué)特性主要是通過(guò)測(cè)定應(yīng)力與應(yīng)變對(duì)時(shí)間的變化，建立流變函數(shù)模型來(lái)確定。3純粘性流體粘彈性流體與時(shí)間無(wú)關(guān)流體與時(shí)間有關(guān)流體牛頓流體假塑性流體脹塑性流體塑性姆流體屈服假塑性流體卡森流體觸變性流體反觸變性流體多種類型非牛頓流體表1流體流變特性分類41.牛頓流體及其數(shù)學(xué)模型牛頓流體和非牛頓流體牛頓流體是指符合牛頓黏性定律，其剪切力與剪切速率成正比關(guān)系的流體。一般純液體（水）、小分子溶液或稀高分子溶液（或稱理想流體）。屬于牛頓流體的化妝品：發(fā)油、爽膚水、香水、花露水。數(shù)學(xué)模型為：σ—剪切應(yīng)力；η—剪切黏度；γ—流體速率。

（牛頓流體內(nèi)摩擦定律）5牛頓將粘度定義為所加應(yīng)力與流動(dòng)梯度的比例。StationaryPlateMoveablePlateA=Areacm2A=Areacm2X

=

DistanceF

=

Force(dynes)*假定:

板的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于板的間距。

流體在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和使用過(guò)程中，會(huì)受到各種力的作用，導(dǎo)致流體形態(tài)和形狀發(fā)生變化。這種變化過(guò)程可以用σ—γ（剪切應(yīng)力與剪切速率）的關(guān)系（流變曲線）來(lái)描述。牛頓流體的黏度為常數(shù)，其流變曲線為直線。6牛頓流體和非牛頓流體非牛頓流體是指不符合牛頓黏性定律的流體。自然界中大多數(shù)流體均屬于非牛頓流體。黏度是溫度、壓力、剪切速率和剪切時(shí)間的函數(shù)。數(shù)學(xué)模型為：σ—剪切應(yīng)力；η—剪切速率；f(γ)—流體黏度。2.非牛頓流體及其數(shù)學(xué)模型即使是同一流體，在不同溫度、壓力的條件下，甚不同的作用時(shí)間，f(γ)的表達(dá)形式也不同。7非牛頓流體包括：假塑性流體、塑性流體和脹塑性流體三種。（1）假塑性流體

大多數(shù)大分子溶液和乳狀液屬于假塑性流體，如番茄醬、果醬、血液,蒸煮過(guò)的淀粉糊，纖維類溶液，乳液，有不少油墨，許多高分子溶液以及化妝品中的各類面霜、部分乳液、牙膏等。此類流體的特點(diǎn)是“剪切變稀”，且沒(méi)有屈服值（使流體開(kāi)始流動(dòng)所需的最小切應(yīng)力）。當(dāng)剪切速率越快（流速越快），黏度越小，施加很小的外力，流體即可發(fā)生流動(dòng)。流體特點(diǎn)：流體的粘度會(huì)隨壓力或剪切的增強(qiáng)而降低。酸奶：剛拆開(kāi)的酸奶會(huì)比較稠，如果攪拌幾下，酸奶會(huì)變得比較稀，再用吸管吸食會(huì)輕松很多。89

流體特點(diǎn)：靜止時(shí)各有取向，受應(yīng)力后長(zhǎng)軸會(huì)轉(zhuǎn)向流動(dòng)方向。10（2）塑性流體塑性流體可看成具有塑變應(yīng)力的假塑性流體，此類流體的特點(diǎn)是只有當(dāng)所受剪切應(yīng)力大于某一臨界值時(shí)，體系才開(kāi)始流動(dòng)。此類流體包括干酪、巧克力漿、肥皂、紙漿、泥漿、絕大部分的油墨，油漆，某些化妝品如發(fā)蠟條、潤(rùn)發(fā)脂、唇膏、多層化妝水、香粉。11

流體特點(diǎn)：靜止時(shí)，質(zhì)點(diǎn)間形成三維空間結(jié)構(gòu)，具有“固定”的性質(zhì)。當(dāng)外加剪切應(yīng)力超過(guò)屈服值后，流體才開(kāi)始流動(dòng)。當(dāng)外力取消后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，體系的結(jié)構(gòu)又重新恢復(fù)。12（3）脹塑性流體脹塑性流體的表觀黏度隨剪切速率的增大而變大，且在較小的剪切應(yīng)力下就可以流動(dòng)。脹塑性流體的特點(diǎn)是“剪切變稠”。此類流體包含：面團(tuán)，泥漿、粘土、糖制品，蜂蜜和一些化妝品。流體特點(diǎn)：流體的粘度會(huì)隨所受壓力或剪切的增強(qiáng)而增加，甚至成為暫時(shí)性的固體。

口香糖破椰子殼的原理——當(dāng)口香糖受到強(qiáng)烈沖擊時(shí)，粘度會(huì)瞬時(shí)增加，以至變得比椰子殼還堅(jiān)硬，從而戳進(jìn)椰子殼中并讓其開(kāi)裂。13液體防彈材料：用手指輕微擾動(dòng)時(shí)，和普通的粘稠液體差不多；用拳頭猛砸時(shí)，流體變成硬實(shí)的類固體狀態(tài)。14輕微撓動(dòng)防彈材料重錘擊打防彈材料15

流體特點(diǎn)：體系中的顆粒是分散的，不是聚結(jié)的；體系分散相的黏度較大，但只在較窄的剪切速率范圍內(nèi)“剪切變稠”，其他范圍不具備這種特征；黏度較低時(shí)為牛頓流體，較高時(shí)為塑性流體，并大多存在低剪切速率下“剪切變稀”的區(qū)域。16（4）觸變性流體觸變性，指在一定溫度下，維持剪切速率恒定，非牛頓流體體系的黏度隨時(shí)間延長(zhǎng)而降低，流動(dòng)性增強(qiáng)，取消外力后黏度又恢復(fù)原來(lái)大小的性質(zhì)?；瘖y品中的膏霜、乳液、牙膏、唇膏和濕粉等都應(yīng)具有較合適的觸變性。其他分類方式：17（5）黏彈性流體黏彈性流體兼有黏性液體和彈性固體的特性。流體能在形變后呈現(xiàn)彈性恢復(fù)，且有與時(shí)間無(wú)關(guān)或有關(guān)的兩類非牛頓性流體的黏性效應(yīng)?；瘖y品中的膏體、乳液，特別是一些含有聚合物的體系都表現(xiàn)出黏彈性。非牛頓型流體其他現(xiàn)象1.擠出膨大效應(yīng)膨大效應(yīng)，主要來(lái)源于非牛頓流體內(nèi)分子鏈儲(chǔ)存彈性勢(shì)能的能力。受到擠壓時(shí)，流體壓縮；脫離擠壓空間后，流體內(nèi)分子鏈的彈性勢(shì)能釋放，產(chǎn)生回彈效應(yīng)，宏觀上表現(xiàn)為流體膨脹。18由于面條具有擠出膨大效應(yīng)，面條機(jī)模具的出面小孔應(yīng)該設(shè)計(jì)得比要求