【集萃網(wǎng)觀察】三、油墨流變曲線的滯后現(xiàn)象

    如果用旋轉(zhuǎn)粘度計測定油墨之類的觸變性體系，使外筒轉(zhuǎn)速從零連續(xù)地增加到Q。，再從Qo連續(xù)地降低到零，并測定相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩M，然后把Q和M換算成切變速率D和切應(yīng)力τ，畫出的流變曲線的特點是，對應(yīng)于Q從零到Q。的上行線是一條凸向τ軸的曲線，對應(yīng)于Q從Q。到零的下行線卻大致是一條直線，而且，整條流變曲線的起點和終點相重合，形成一個月牙形的封閉圈。在這條流變曲線上，對應(yīng)于同一個切變速率D，下行線上的切應(yīng)力τ1，要比上行線上的切應(yīng)力τ2小，或者說對應(yīng)于同一個切變速率，下行線上對應(yīng)點的表觀粘度，要比上行線上對應(yīng)點的表觀粘度小。體系流變曲線上的這種現(xiàn)象，叫滯后現(xiàn)象，這個流變曲線的封閉圈，叫滯后圈。流變曲線出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，是觸變性流體的特征。

    觸變性體系可以看作是由無數(shù)粒子架起的結(jié)構(gòu)。體系靜止時，結(jié)構(gòu)處于平衡狀態(tài)，在外部機械作用下，結(jié)構(gòu)逐漸被拆散，因而失去平衡。結(jié)構(gòu)被拆散的程度，取決于機械作用的強弱和持續(xù)時間的長短。在觸變性體系流變曲線的上行線上，切應(yīng)力連續(xù)增加，結(jié)構(gòu)不斷被拆散，表觀粘度因而逐漸減小，流變曲線就凸向τ軸，當(dāng)曲線到達頂點時，結(jié)構(gòu)將被拆散到一定的程度；在流變曲線的下行線上，已被拆散的結(jié)構(gòu)來不及重新組合，切應(yīng)力再無拆散結(jié)構(gòu)的作用，只是用來推動粒子運動，表觀粘度近于常數(shù)，流變曲線便近于直線了。這就是觸變性體系的流變曲線形成滯后圈的機理。

    滯后圈可以表征觸變性體系的時間效應(yīng)，這一點從下面的討論中能夠明顯地看出來。如果以不同的切變加速度D，把切變速率D從零升到某個選定的D。，然后，再使D從Do降到零，得到的流變曲線是三個不同的滯后圈，可以看出，當(dāng)D較大時，D從零上升到Do所用的時間較短，體系的結(jié)構(gòu)在這段較短的時間里被拆散的也較少，因而表觀粘度較大；當(dāng)D較小時，D從零上升到D。所用的時間較長，體系的結(jié)構(gòu)在這段較長的時間里被拆散也較多，因而表觀粘度較小；當(dāng)D降低到某個最小值時，D從零上升到D。所用的時間，長到足以使流體能被拆散的結(jié)構(gòu)全部被拆散，流體的表觀粘度就變得最低了。這就說明；用不同的時間來完成使D從零到D。，再回到零的滯后圈，結(jié)果是不一樣的。反過來說，不同形狀的滯后圈反映了體系的時間效應(yīng)，即觸變性。

    四、觸變性的測定

    油墨觸變牲的測定多是在旋轉(zhuǎn)粘度計上進行的，用來表征油墨觸變性的特征參量有所示同。下面介紹幾種常用的表征油墨觸變性的特征參量，它們是觸變破解系數(shù)、時間觸變系數(shù)、觸變指數(shù)以及用表觀粘度表征油墨觸變性的參量，分述如下。

    1．觸變破解系數(shù)：如果對于兩個不同的角速度Q1和Q2，測定油墨的塑性粘度，到ηpl和ηp2，代人格林觸變基本方程得到：

    H =（ηpl －ηp2）／（ln Q2／Q1）=2（ηpl －ηp2）／ln （Q2／Q1）2

    H叫觸變破解系數(shù)。用H來表征油墨的觸變性，只有比較的意義，因此，Q1、Q2一經(jīng)選定，不宜再變，而且，測定中要注意控制時間和溫度。

    2．時間觸變系數(shù)：在旋轉(zhuǎn)粘度計上對油墨等觸變性流體的實驗測定表明，當(dāng)切變速率D一定時，塑性粘度ηp與測試時間t的對數(shù)lnt成正比，而當(dāng)t足夠大時，ηp為一常數(shù)。如果測得對應(yīng)于t1、t2時刻的塑性粘度是ηp1、ηp2，則有：

B =（ηpl －ηp2）／ln（t2 ／t1）

    B叫時間觸變系數(shù)，它表示了單位時間對數(shù)增量下的油墨觸變程度的變化。    此外，時間觸變系數(shù)還可表示為：

    B = -dηp／dt．t

    即：時間觸變系數(shù)B，等于在某給定的切變速率下，流體的塑性粘度ηp對時間的導(dǎo)數(shù)dηp／dt（dηp／dt＜0），再乘上測試中所經(jīng)歷的時間t。

    3、觸變指數(shù)：在用旋轉(zhuǎn)粘度計測定觸變性流體的粘度時，可以看到，對于一定的角速度Q，粘度的讀數(shù)先達到一個最大值，而后迅速下降到一個穩(wěn)定值。這個粘度的最大值，對應(yīng)著一個最大的切應(yīng)力值，叫作峰值，記作τ峰。實際上，粘度最大值是對應(yīng)于流變曲線(即滯后圈)上行線上某一點的表觀粘度，粘度穩(wěn)定值則是對應(yīng)于流變曲線下行線的塑性粘度。由于滯后圈的上行線凸向切應(yīng)力(或轉(zhuǎn)矩)軸，粘度最大值自然大于粘度的穩(wěn)定值。流體的觸變性越大，滯后圈面積越大，滯后圈的上行線越是凸向切應(yīng)力軸，粘度最大值和峰值τ峰也就越大。反過來，峰值τ峰便可用來表征流體觸變性的大小了。

    在油墨測定中，具體的做法是，先在選好固定的切變速率下，測得粘度的最小穩(wěn)定值，然后使油墨靜置一段很短的時間⊿t，⊿t一般在10秒到1分鐘，再測出同樣切變速率下的粘度最大值，并換算成峰值τ峰。重復(fù)上述做法，得到若干組(⊿t、τ峰)F。值，再分別以(⊿t )1/2和τ峰1/2為橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)作圖。這直線部分的斜率叫做觸變指數(shù)。觸變指數(shù)的大小可以用來表示油墨觸變性的大小，但這同樣是在比較的意義上說的。

    4、用表觀粘度表示觸變性的方法：油墨觸變性的測定還有下述兩種簡便的方法，都是用旋轉(zhuǎn)粘度計測定油墨的表觀粘度，用得到的表觀粘度來表示的。這樣做的根據(jù)是，在油墨滯后圈的上行線上的各點，表觀粘度是變化的，這種變化與上行線的形狀、滯后圈的面積大小有關(guān)，因而間接地表示了油墨的觸變性的大小。當(dāng)然，這只能是比較粗略的表示方法。

    一種方法是在一系列切變速率D下，測定油墨的表觀粘度ηp，然后以ηc對1／D作圖，所得到近于直線，用這條直線的斜率表示油墨的觸變性的大小。

    另一種方法是在粘度計轉(zhuǎn)速為10轉(zhuǎn)／分和20轉(zhuǎn)／分條件下，測出油墨的表觀粘度ηa10和ηa20，然后用k=ηa10／ηa20來表示油墨觸變性的大小，k值越大，油墨的觸變性越大。

    以上介紹的測定油墨觸變性的方法，理論上是不嚴(yán)密的，應(yīng)用上也是不規(guī)范的，都只是近似的，比較的方法。