Реология – это наука о деформации и течении веществ под действием внешнего усилия на них. Такое усилие сдвига может быть очень слабым, как, например, при воздействии гравитационной силы, и очень сильным, как, например, при высокоскоростном перемешивании или размалывании. Водорастворимые полимеры, такие как эфиры целлюлозы, используются в качестве загустителя, суспензирующего агента, стабилизатора, гелеобразователя или, иными словами, модификатора реологических свойств водных систем. Лакокрасочные материалы, в которых используются эти гидроколлоиды, подвергаются самым разным напряжениям сдвига, как непосредственно в процессе производства, так и при нанесении краски потребителем самыми различными методами. Такие изменяющиеся условия, конечно, имеют значительное влияние на реологические свойства самих лакокрасочных покрытий на водной основе.

Процесс течения самой воды и сильно разбавленных растворов низкомолекулярных веществ довольно легко описывается линейной зависимостью – течение прямо пропорционально прилагаемому усилию; такая система называется Ньютоновской. Однако более сложные по своей структуре растворы реагируют не прямолинейно на прилагаемое на них внешнее воздействие.

В случае воздействия внешнего усилия на систему она реагирует на него по-разному. Одной из возможных реакций является ослабление напряжения путем растекания; такая система называется жидкостью.

В принципе, каждая система в большей или меньшей мере сопротивляется прилагаемому внешнему воздействию, или у нее вообще нет никакой первоначальной структуры. Вязкость – это внутреннее сопротивление текучей системы, она выражает стремление системы сопротивляться прилагаемому внешнему усилию. Таким образом, вязкость - это свойство, присущее всем текучим материалам. Хорошее объяснение основы теории течения можно дать с помощью рисунка 1.

Рисунок 1. Основа теории реологии.

На данном рисунке показан в своем поперечном сечении перпендикуляр к двум параллельным плоскостям (1 и 2), отстоящим друг от друга на расстояние х; пространство между этими двумя плоскостями заполнено жидкостью. К верхнему слою, имеющему площадь А (на рисунке не указана), прикладывается постоянное усилие F для поддержания движения верхнего слоя со скоростью Y. Единицей прилагаемого усилия является напряжение сдвига τ, которое может быть определено как τ = F / A и измеряется в Н/м2 (один Ньютон - это усилие, необходимое для придания системе массой 1 кг ускорение в 1 м/сек.²). Очевидно, что жидкость между этими двумя плоскостями в зависимости от ее расстояния от плоскости 2 движется с разными скоростями. То есть, слой, граничащий с плоскостью 2 в точке b имеет нулевую скорость, а слой, граничащий с плоскостью 1 в точке а движется со скоростью Y.

Промежуточные слои движутся с промежуточными скоростями. Градиент скорости поперек жидкости равен Y / x. Это и есть реакция системы, она называется скоростью сдвига или скоростью деформации D. Таким образом, D = Y / x и измеряется в сек-1. Отношение силы сдвига τ к скорости сдвига D – коэффициент вязкости η. Таким образом, η = τ / D и измеряется в Паскалях в секунду (Па сек.), где 1 Па сек. = 1 Н сек/м2. Наиболее часто употребляемая на практике единица – миллипаскаль в секунду (мПа сек.). Итак, коэффициент вязкости, обычно называемый просто вязкостью, может рассматриваться как мера усилия на единицу площади, необходимого для поддержания течения системы. В следующем разделе показывается, что сила сдвига и скорость сдвига не измеряются непосредственно, а выводятся косвенно из значений измеряемых параметров, таких, как время течения или падения (сек), число оборотов в минуту (мин-1), показание шкалы отсчетов и т.д.

Характерные значения вязкости для различных систем: