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粘度、稠度和表面张力的共同点及在日常生活中的应用

来源:学涂 浏览 83 次 发布时间:2024-07-01

我们经常听到有关粘度(viscosity)、稠度(consistency)和表面张力(surface tension)之间差异的问题。这个问题通常还有第二部分:"我们如何将测量结果与这些不同的特性联系起来?


答案很简单:它们各不相同,测量方法不一样,测量结果也无法相互关联。


它们的一个共同点是,每种属性都是液态材料的属性。转换这些属性之间的测量结果注定是徒劳。


然而,这些测量方法中的每一种都会对许多类型产品的配方开发、生产方法和最终质量产生重大影响。在医疗保健、食品生产、涂料和制药等不同行业中,液体的这些属性至关重要。


定义


最简单的定义是,粘度是液体流动阻力的量度。这个简单定义由于实际液体现实情况变得复杂。


有的液体反应合理,在很大的速度范围内对流动具有相同阻力;


有的液体速度越快阻力越大,有的速度越快阻力越小;


有的液体会随着时间的推移,阻力发生变化。


这给测量带来了一些有趣的挑战。唯一的共同特征是所有粘度值都会随温度变化。


稠度是与紧致或浓稠度有关的属性。


该术语用于指仅在重力作用下流动的许多材料。


这些测量的原理是在特定时间段内观测流动的范围或距离。


测量术语通常是时间和距离的推导,无法转换为标准流变学术语。


与粘度一样,稠度也会随温度的变化而变化。


表面张力是最容易定义的概念。它是液体表面分子之间的吸引力。这种吸引力使液体不会飞散到空气中,并阻止液体渗透到表面。


当表面张力降低时,液体更容易与其他材料混合。例如,洗涤剂可降低水的表面张力,使水能够渗透衣物纤维,冲走污垢。


观看蜘蛛在水面上行走,观察表面张力的影响。蜘蛛的腿不会穿透水面。


表面张力是接触角分析的基本特征。这是液体与固体表面或基质之间的相互作用。


这是液体受温度影响的另一种现象。


粘度、稠度和表面张力这三种属性有两个共同点:各个都是液体的特性,并且都受温度影响。


下面是一些在日用品开发和生产中使用这些测量方法的例子。


在涂料行业中,有几种产品特性可以通过这些液体特性来定义。


表面张力的影响与附着力特性直接相关。附着力对于油墨和涂料的开发非常重要,因为它们必须能够附着在不同的表面上。


表面张力和相关的接触角分析是涂料和油墨与固体表面或基材结合的关键。


粘度水平是开发涂料应用方法和系统的关键,因为这一属性会影响流动特性。


石油产品规格通常以粘度来定义。


例如,机油名称(如10W/30)就是一种粘度参考。


粘度测量和比较用于监测润滑油的劣化情况。


表面张力测试用于检测变压器油等产品中的杂质。


这些液体特性在食品生产中有大量应用。


表面张力是确定沙拉酱中不同液体成分可混合性的一个重要因素。


粘度测量的价值在于开发番茄酱配方等产品,以获得厚度和流动性的最佳组合。


许多番茄制品、调味品和芥末等调味品的加工质量控制标准是一种名为博斯特威克稠度测量仪的稠度测量装置。


在制药领域,表面张力是影响给药系统功效或设计的一个重要因素。例如


开发粘合剂(如聚合物或淀粉)与胶囊药物颗粒的最有效关系


开发复杂的液态机械结构,确定新型脂质体集中给药系统的释放条件


特殊运送要求,如眼药水。


这些开发活动转化为材料和生产控制应用,其中粘度测量通常是质量标准。


防水就是一个产品开发在很大程度上依赖表面张力的例子。


用于防水帐篷织物的产品是基于织物编织的空间大小与雨滴的附着力或表面张力之间的关系。


习惯露营的人都知道,这些织物帐篷会将雨水排出。


不过,如果用手指按压液滴,它就会穿过织物上的小空隙。


血液粘度可能是与心血管风险因素(如心脏病)相关的唯一参数:


高血压、高低密度脂蛋白、II型糖尿病和肥胖症


高血液粘度是这些因素向动脉壁传递炎症前损伤的主要机制。


血液粘度通常使用基于毛细管技术的自动扫描粘度计进行测量。


这些例子只是触及了粘度、稠度和表面张力测量重要性的表面。液体的这些特性对于各种产品的开发、加工和运输都非常重要。它们之间的相互关系虽然不能相互转换,但往往对配制可接受和可生产的产品至关重要。


由于这些因素相互关联,测量结果可以相互转换似乎是合乎逻辑的。然而,粘度、稠度和表面张力测量值之间并没有普遍的相关性。