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Sodium bis-(2-ethylhexyl)sulfosuccinate-water 미셀의 틱소트로 피와 다일레턴시 유동단위에 대한 비뉴톤 유동메카니즘
Non-Newtonian Flow Mechanism for Thixotropic and Dilatant Flow Units of Sodium bis-(2-ethylhexyl)sulfosuccinate-water Micelles 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.33 no.3, 2016년, pp.540 - 548  

김남정 (삼육대학교 화학과)

초록
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sodium bis-(2-ethylhexyl)sulfosuccinate-water 라멜라 액정의 비뉴톤 유동곡선을 cone-plate 레오메타를 사용하여 여러 농도와 온도 조건에서 얻었다. 이러한 비뉴톤 유동곡선을 비뉴톤 유동식에 적용하여 유동파라메타를 구하였다. 특별히 주목할 점은 액정시료의 전단속도에 대한 전단응력은 증가와 감소에서 틱소트로피와 다일레턴시 현상을 보여 hysteresis loop를 나타내고 있다는 점이다. sodium bis-(2-ethylhexyl)sulfosuccinate-water 라멜라 액정은 작은 전단속도에서는 약한 젤 현상을 보이지만 응력이 한계 응력 이상에서는 비 선형 점탄성 성질을 나타낸다. 전단속도 감소에서 분산계는 전단속도가 증가할 때 측정된 값 보다는 큰 구조변화와 전단응력을 유지하고 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The non-Newtonian flow curves of sodium bis-(2-ethylhexyl)sulfosuccinate-water lamellar liquid crystals were obtained in various concentrations and temperatures by using a cone-plate rheometer. By applying non-Newtonian flow equation to the flow curves for AOT-water lamellar liquid crystal samples, ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 Ree-Eyring 비뉴톤 유동식으로부터 틱소트로피와 다이레턴시 전환 유동방정식을 유도하였다. 유동계가 전단 속도가 증가함에 따라 틱소트로피에서 다이레턴시로 전환되는 유동곡선 현상을 이론적인 유동 방정식에 적용하여 틱소트로피 구간에 대한 유동파라메타 (β3)0, C3, X33의 값을 수치로 구하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
틱소트로피 현상은 어떤 분야에서 많은 연구가 진행되고 있는가? 틱소트로피 현상[4]은 유화제품, 페인트, 화장품, 플라스틱 뿐 아니라 최근 의약품[5], 세라믹[6], 프린팅 잉크[7], 식료품[8] 등에서도 많은 연구가 진행되고 있으며, 이러한 물질에서 나타나는 시간 의존성 전단 박화 현상이다. 틱소트로피 현상에 대한 연구는 처음에는 비탄성 유동계에서 시작하였지만 지금은 고분자 용액과 같은 점탄성유동계 뿐 아니라 점탄성 고체의 변형과 연관되어 연구가 발전되어 가고 있다.
비뉴톤 유동현상은 두 현상으로 나눌 수 있다. 어떤 현상인가? 일반적으로 비뉴톤 유동현상은 전단속도가 증가함에 따라 유동단위들의 구조가 형성되며 점도가 증가되는 다이레턴시 현상과 구조가 깨져 점도가 감소하는 틱소트로피 현상으로 나눌 수 있는데, 서스펜션이나 콜로이드계의 유동단위들이두 현상을 복합적으로 나타낸다. 이들 두 현상이전단속도 증가에 따라 다이레턴시에서 틱소트로피로 전환되는 물질이 있으며 최근에 이러한 현상들을 이론적으로 규명하고자 많은 유변학적인 연구가 진행되고 있다.
다이레턴시와 틱소트로피의 차이점은? 다이레턴시와 틱소트로피 모두 기계적 응력에 의해 가역적으로 상태를 바꾸는 현상이다. 다이레턴시는 정지 상태에서 유체의 상태로 안정해지는 반면, 틱소트로피는 정지 상태에서 강체의 상태로 안정해진다. 또 다이레턴시를 나타내는 분산계에서는 입자가 분산 용매 속에서 침강하여 집합을 이루는데 반해, 틱소트로피를 나타내는 분산계에서는 입자가 느슨한 집합을 한다. 외부에서 힘을 가할 때, 다이레턴시의 경우 구조가 생기는 변화가 일어나는 반면, 틱소트로피의 경우 구조가 깨지는 변화가 일어난다. 정지 상태에서의 안정성은 입자의 크기, 형태, 표면의 성질, 분산매의 성질 등에 의한다. 다이레턴시 계에서는 대체로 입자가 비교적 거칠고 매질의 액체에 의해 젖기 쉬운 것이 유리한 조건인 데 반해, 틱소트로피 계에서는 대체로 입자가 비교적 작고, 또 평판형, 봉형의 모양을 갖는 것과, 입자 간에 응착력이 작용하는 것이 유리한 조건이다. 그리고 다이레턴시나 틱소트로피 모두 시간인자에 영향을 받는 특징을 가지고 있다[2,3].
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참고문헌 (15)

  1. J. H. Bang, N. J. Kim, S. W. Choi, E. R. Kim, and S. J. Hahn, "The equilibrium between dilatant and thixotropic flow units", Bull. Korean Chem. Soc., 17, 262(1996). 

  2. T. Lemke, F. Bagusat, K. Kohnke, K. Husemann, and H. J. Mogel, "Time dependent viscosity of concentrated alumina suspensions", Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 150, 283 (1999). 

  3. J. Mewis and R. de Bleyser, "Dynamic behavior of thixotropic systems", J. Colloid and Interface Sci., 40(3), 360(1972). 

  4. I. Wagstaff and C.E. Chaffey, "Shear thinning and thickening rheology : I. Concentrated acrylic dispersions", J. Colloid and Interface Sci., 59, 53 (1977). 

  5. C. H. Lee, V. Moturi, Y. Lee, "Thixotropic property in pharmaceutical formulations", J. of Controlled Release, 136, 88 (2009). 

  6. J. Lin, Z. Wen, Y. Liu, X. Xu, S. Song, N. Li, "Rheological behavior of aqueous polymer-plasticized ${\gamma}-LiAlO_2$ pastes for plastic forming", Ceramics International, 35, 2289 (2009). 

  7. R. Durairaj, S. Ramesh, S. Mallik, A. Seman, and N. Ekere, "Rheological characterisation and printing performance of Sn/Ag/Cu solder pastes", Materials & Design, 30, 3812 (2009). 

  8. B. S. Ghotra, T. Vasanthan, and F. Temelli, "Rheological properties of aqueous blends of high purity barley $\beta$ -glucan with high purity commercial food gums", Food Chemistry, 117, 417 (2009). 

  9. N .J. Kim, "Thixotropic properties of polyacrylamide hydrogels with various synthetic conditions", J. of the Korean Chemical Soc., 50, 447 (2006). 

  10. N .J. Kim, "Thixotropic equation and rheological parameters on non-Newtonian flow mechanism", J. of Korean Oil Chemists' Soc., 32, 386 (2015). 

  11. S. J. Hahn and T. Ree and H. Eyring, "A theory of thixotropy", JNLGI Spokesman, 21, 12(1957). 

  12. S. J. Hahn and T. Ree and H. Eyring, "Flow mechanism of thixotropic substances", JNLGI Spokesman, 23, 129(1959). 

  13. Y. S. Lee and J. Ree and T. Ree, "Effect of zeta-potential on the viscosity of clay-water suspension", Bull. Korean Chem. Soc., 3(3), 83(1982). 

  14. A. D. Moriana, T. Tian, V. Sencadas and W. Li, "Comparison of rheological behaviors with fumed silca-based shear thickening fluids", Korea-Australia Rheology J., 28(3), 197(2016). 

  15. X. Gong, Y. Xu, W. Zhu, S. Xuan and W. Jiang, "Study of the knife stab and puncture-resistant performance for shear thickening fluid enhanced fabric", J. Compos Mater., 48, 641(2014). 

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