频率扫描:是指样品在一定的剪切应力或应变下随着频率而产生的粘弹性特性的变化。因为剪切应力多少会对样品的结构产生影响,所以为了消除这个影响,测试时所设定的剪切应力或应变必须在样品的线性粘弹区的范围之内。通过频率扫描的测量方法能够清楚的了解到物质行为并且能够得到G'、G’’、δ等参数。G'和G’’对频率ƒ作图所得的曲线通常用来分析物质的粘弹性,G'和G’’曲线的相对值和形状表明了样品在微观结构上类型和强度。通常来说高G’值的样品所表现出的特性类似于固体;而高G’’值样品所表现出的特性类似于液体。分散体系内部结构强度的重要指标就是G’。材料中的凝胶体系具有三维网状结构,在整个频率范围都呈高弹性且G值高于G’’值[12]。
1.2.4触变性
1923年触变性现象被Schalek和Szegvari首次发现并开创了关于触变性研究的领域[13]。而“触变性(thixotropy)”一词是Peterfi在1927年首次提出的[14],由两个希腊单词“θⅰζι”thixi和trepo组成,后被Freundlich在专著“Thkotropy”中正式使用[15]。最初触变性只是用来表示由于机械剪切所产生的溶胶向凝胶的转变特性,然而并没有涉及到时间的因素,随着后来研究人员的不断深入,不断提出了不同的触变性定义[16]。现代流变学领域普遍认可的触变性的定义是:静置一段时间后的样品粘度受剪切作用的影响随时间逐渐降低,当剪切去除后粘度又会在一定时间内逐渐恢复。这则定义与我它触变性定义不同的是,该定义中着重明确了三点:(1)基于粘度;(2)粘度降低的时间依赖性;(3)剪切影响的可逆性[17]。在我们的日常生活中以及工厂的工业生产中很有很多触变性体系,例如钻井液、土壤分散体系、粘土分散体系、聚合物溶液、凝胶、胶体、涂料、淀粉团等。因此,触变性的研究同时也具有重要的现实意义[12]。
1.2.4.1触变性类型及机理
到目前为止,所有的触变性特征可以分成三类:正触变性、负触变性以及复合触变性。其中研究的最为广泛和深入的是正触变性,但也正是由于正触变性研究的广泛性,事实上“正触变性”的说法在文献中并不常见,通常直接使用“触变性”表达[12]。所以,文中所提到的触变性的定义也就是正触变性的定义。有关正触变性机理的描述,在流变学的学术界的观点较为统一[16]:在空间网状(或聚集)的结构存在于体系中的颗粒或分子间,体系的结构在剪切力的作用强度足够大时遭到破坏;在静置一段时间后或着在更低的剪切力的作用下之前被破坏的结构又会渐渐的恢复。1956年,Crane和Schiffer[18]首先提出“反触变性"这一名词。反触变性又被称作为负触变性也有叫做震凝性的。与正触变性相比来说,负触变现象其实并不常见,这种现象是样品基于时间因素的剪切增稠的象,是指样品体系的粘度在剪切力的作用下随着时间而增加,去除剪切力后,粘度又逐渐恢复的现象。当样品体系先后出现正负触变性的现象称为复合触变性,具体的特征为描述为体系粘度在剪切力作用下随时间先增加后降低或先降低后增加,当剪切力消除后随时间的恢复过程为先降低后增加或先增加后降低。
1.4.4.2触变性测试方法
触变性事实上是一个极其复杂的流变学特性,想要准确测量触变性是很难做到的。因为样品中存在聚集体、极度的剪切变稀和时间效应都将会导致测量误差。而测量过程中的壁面滑移、样品剪切带的形成、沉降、剪切裂缝以及样品的不可逆转变都是需要考虑的影响因素[17]。虽然很难做到,但研究者还是探索出了研究触变性的方法,虽然这些方法还处于定性阶段,难以定量,并且不同的研究者之间的所得到的结果无法进行定量对比[12]。