On Rheological Approach to Estimate Fractal Dimension of Aggregate in Concentrated and Flocculated Suspension

Journal of the Society of Rheology, Japan Pub Date : 2012-01-01 DOI:10.1678/RHEOLOGY.40.157

Suguru Gotoh, T. Nawa

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Abstract

微細な粒子を液相中に分散させた濃厚系サスペンジョンはコンクリートなどの建設産業から精密な界面化学産業まで幅広く利用されており,その複雑なレオロジー挙動を予測することは重要である.単分散の剛体球サスペンジョンであれば,粒子の体積濃度の関数として粘度を予測することができる.これに対して凝集系では,粒子がフラクタルに凝集し ,また,せん断によって解砕,再凝集してもフラクタルな特徴を失わないことから,フラクタルな凝集体を仮定した流動性予測モデルが数多く提案されてきた. Table Iに凝集系の流動性予測モデルとモデル適用時の体積濃度,フラクタル次元の値について示す.Mills,および Snabreは,凝集体の二次元画像の解析結果より凝集体のフラクタル次元を 2.0と仮定して,体積濃度 0.13~ 0.47 の範囲で赤血球サスペンジョンの流動性を予測している.de Rooijらもフラクタルな凝集体を想定したミクロレオロジーモデルにおいて,フラクタル次元を 2.0~ 2.3とした場合に,体積濃度 0.011~ 0.150の範囲で弱く凝集したポリスチレンラテックス (PMMA)サスペンジョンの流動性の実測値とよく一致することを報告している.しかし,Folkersma らは同様にフラクタル次元を 2.2と仮定して de Rooijらのモデルを急速凝集系の PMMAサスペンジョンに適用したと On Rheological Approach to Estimate Fractal Dimension of Aggregate in Concentrated and Flocculated Suspension

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用流变学方法估计浓缩絮凝悬浮液中骨料的分维数

将微小粒子分散在液相中的浓厚系悬架广泛应用于从混凝土等建筑产业到精密的界面化学产业，预测其复杂的流变行为十分重要。如果是单分散的刚体球悬吊，则可以作为粒子体积浓度的函数来预测粘度。与此相对，在凝聚系统中，粒子会凝聚成分形，并且，即使通过剪切解碎、再凝聚也不会发生。由于不失去“形”的特征，因此提出了很多假设“形”凝聚体的流动性预测模型。在Table I中应用凝聚系统的流动性预测模型和模型。Mills和Snabre根据对凝聚体二维图像的分析结果，假设凝聚体的分形维数为2.0，体积浓度为0.13~ 0.47的范围内预测红血球悬吊体的流动性。de Rooij等人也在假设分形凝聚体的微细粒状模型中，在分形维数为2.0~ 2.3的场合下，体积浓度报告显示，这与在0.011~ 0.150范围内较弱凝聚的聚乙烯乳胶(PMMA)悬吊的流动性实测值一致。同样地，假设分形维度为2.2，将de Rooij等人的模型应用于快速凝聚PMMA悬吊，On Rheological Approach to EstimateFractal Dimension of Aggregate in Concentrated and Flocculated Suspension

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