Concentration effects in viscoelastic dispersions

Summary

The linear and nonlinear behaviour of thixotropic dispersions in viscoelastic media has been measured. The systems are composed of rutile TiO₂ particles dispersed in a 85% solution of polymerized linseed oil in linseed oil. The volume concentration of the dispersed phase varies between 0 and 23.8%. Under stationary flow the equilibrium viscosities and the first normal stress differences have been recorded. The viscosity data extend from theNewtonian to the power law region. Relative properties have been calculated based upon equal shear rates and also based upon equal shear stresses.

The results are discussed in the light of hydrodynamic and physicochemical interactions. A comparison is made with available data on viscoelastic suspensions. The contribution of thixotropy is isolated and its viscoelastic nature is demonstrated. Oscillatory measurements are performed on the sheared samples and the results are compared with the behaviour under stationary flow in the linear as well as in the nonlinear concentration range.

Zusammenfassung

Es wurde das lineare und nicht-lineare Verhalten thixotroper Dispersionen in viskoelastischen Medien experimentell untersucht. Die Systeme bestehen aus Rutil(TiO₂)-Teilchen, die in einer 85%igen Lösung von polymerisiertem Leinöl in (monomerem) Leinöl dispergiert sind. Die Volumenkonzentration der dispersen Phase variiert von null bis 23.8%. Bei stationären Fließbedingungen wurden die Gleichgewichts-Viskosität und die erste Normalspannungsdifferenz aufgenommen. Die Viskositätswerte erstrecken sich vomnewtonschen bis zum Potenz-Gesetz-Bereich. Es wurden relative Eigenschaften berechnet, die entweder auf gleiche Schergeschwindigkeiten oder gleiche Schubspannungen bezogen sind.

Die Ergebnisse werden im Hinblick auf hydrodynamische und physikochemische Wechselwirkungen diskutiert und mit den vorliegenden Daten anderer viskoelastischer Suspensionen verglichen. Der Beitrag der Thixotropie wird abgetrennt und seine viskoelastische Natur aufgezeigt. An den gescherten Proben werden Schwingungsmessungen durchgeführt, und ihre Ergebnisse werden mit dem Verhalten bei stationären Bedingungen sowohl im linearen als auch im nichtlinearen Konzentrationsbereich verglichen.