膠體粘度

　　根據不同的流動-形變性能，流體的流型可分為牛頓型和非牛頓型（塑性、假塑性、脹流型）。其中，牛頓型是討論問題的基礎，一些隻有分子內摩擦而無內部結構的流體屬此類，如水、甘油等。低濃度的膠體多半為牛頓型；隨著濃度的增加，流型偏離牛頓型，但屬塑性、假塑性和脹流型中的哪一種，將因物質而異。

　　最早研究稀濃度膠體的是A.愛因斯坦，他在1911年得出下列公式：

η<＝η₀(1+2.5φ)　　(φ＜0.1)

式中 η ₀和 η分別為溶劑和稀濃度膠體的粘度； φ為膠體質點的體積分數。得出上式時，他除瞭運用流體力學知識外，還借助下列假設：①膠體質點是比溶劑分子大得多的球；②球是剛體，且能被不可壓縮的溶劑完全潤濕；③濃度極稀，流體經過質點時，各流層所遭受的擾亂不至於相互幹擾；④體系中無紊流。該式曾用已知尺寸的細玻璃球和某種酵母驗證，在濃度很稀時，理論與實驗數據相符。該式說明相對粘度 與質點性質和大小無關，粘度的增加隻是因為流體受到更大的切應力。實際上，質點的大小、多分散性和溶劑化作用等都影響粘度。

　　對於稍濃一點的膠體，用下列公式表示：

η＝η₀(1+2.5φ+K₁φ²+…)

式中 K ₁是參數，根據不同的模型，可算得不同的數值。

　　若膠體是非球形的不規則質點，流體流經其質點邊緣時，質點可以轉動，從而消耗瞭額外的能量。此外，質點之間的相互幹擾也是必須考慮的重要因素。濃度稀時，R.西馬就旋轉的橢圓體推導出下式：

式中a、b分別是橢圓體的長軸和短軸；λ為常數，扁長旋轉橢圓體的λ是1.5，圓體形棒的λ是1.8。該式曾用不同粒徑的煙草斑紋病毒驗證，在a/b＝20.3～64.3，φ＜0.003范圍內，理論與實驗結果符合得很好。

　　當質點相互間有作用，並能形成網狀結構時，還會有一部分溶劑包含在其中，從而使膠體粘度大大增加，因為不但能流動的溶劑減少，而且拆散網狀結構或使其變形，都需要能量。此種因結構而生出的粘度叫結構粘度。它與所施的剪切力有很大關系。剪切力小時，結構粘度大；剪切力增加後，網狀結構被拆散，質點還會隨之定向，故粘度下降。一般濃的膠體和高聚物溶液，皆有此現象。

　　對親液膠體的粘度，特別是無規線團高聚物溶液的粘度，H.F.馬克和R.豪溫克用兩參數的經驗公式，將其特性粘度［η］同分子量Μ關聯起來。

[η]＝KM^α

式中K和α為參數。大量實驗數據表明，α在0.5～1.0之間變化。使用良溶劑時，線型高聚物的α為0.6～0.8。加入不良溶劑後，α值逐漸減小；在接近沉淀點時，α值接近1/2。對於內旋轉阻礙較大的剛性高聚物鏈，α值接近1.0。

　　為瞭求得［η］，必須進行一系列粘度測定，其中有相對粘度（η_r）、增比粘度

、比濃粘度 和比濃對數粘度 。c為濃度，且：

　　通常，取4～5個不同濃度的溶液，測定其η和η₀，利用稀釋外推方法，即可求得[η]（見圖）。

即以 η _SP/ c對 c和以ln( η _r/ c)對 c作圖，分別得到兩條直線，外推後，與縱坐標交於同一點，其截距為[ η]· c，從而得到[ η]。

　　影響高聚物粘度的因素甚多，如溶液濃度、溶劑種類、溫度、剪切速率、高聚物鏈的聚集狀態及其相互作用等。