ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследование упруго-пластических свойств структурированных систем методом тангенциального смещения пластинки из "Руководство к практическим работам по коллоидной химии Издание 2" Рассмотрим кривые р—е, полученные при помощи растяжения спиральной пружинки (рис. 105) или опускания чашки весов (рис. 106). Кривые показывают наличие трех типов структуры. Кривая I характерна для структур с упругими свойствами (например, 10% суспензия природного -бентонита). Начальный прямолинейный участок ОА отвечает упругой деформации и позволяет вычислить модуль упругости по уравнению (1). [c.257] Значение р отражает величину того остаточного структуре образования, при котором происходит дальнейшая пластическая деформация. [c.258] Кривые типа II получены для систем с пластическим разрушением структуры (например, диализованная 10% суспензия бентонита). [c.258] В этом случае после прямолинейного участка упругой деформации ОА продолжается рост р при значительной деформации е (участок АО). Этот участок отражает состояние суспензии, в. которой начинается преобладание пластических деформаций над остаточными упругими деформациями, переходящих далее в пластическое течение. В этом случае разрушение структуры начинается в точке отрыва кривой от прямолинейного участ ка А, отвечающей пределу текучести, тогда как прочность характеризуется значением Рт в точке О. [c.258] Низкие значения 2 характерны для эластомеров (каучука, резины). Эластичность их объясняется растягиванием свернутых в клубки макромолекул, возвращающихся в исходное, более вероятное, состояние после снятия нагрузки. Таким образом, эластическая деформация является механически обратимой , как и упругая. При снятии нагрузки (р=0), как видно из рис. 107, процесс идет в обратном направлении, и система возвращается полностью к исходному состоянию. [c.259] Если нагрузка превыщает предел упругости, происходит либо упругий разрыв, либо возникает пластическая деформация. Типичная кривая кинетики деформации реальной упругопластической системы (например, 30% глинистой суспензии) представлена на рис. 108. [c.259] Разбор кривых е—1 показывает, что соотношение упругих и пластических свойств может быть выражено величинами ео и 61 . [c.260] Рассмотренные методы позволяют определить важнейшие параметры Е, 2, Рн, т)ь т]2), количественно характеризующие упруго-пластические свойства структурированных коллоидных систем. Например, исследование изменения этих величин в зависимости от времени, прощедщего с момента формирования системы, позволяет провести количественную оценку тиксотропных свойств структурированных систем, имеющих больщое значение для практики. [c.261] Производят калибровку окулярмикрометра по эталону. Проверяют правильность установки прямоугольной кюветы квадратного сечения. Центр квадрата должен находиться на продолжении отвесного направления нити с крючком, идущей от коромысла, при горизонтальном его положении. Закрепляют коромысло в этом положении посредством арретира. Фокусируют микроскоп на конец крючка. Сильно встряхивают исследуемую дисперсную систему (например, 10% суспензию бентонита), разрушая структуру, выливают в кювету и немедленно погружают в нее пластинку, надевая петлю нити на крючок. На чащку весов помещают компенсирующий груз и освобождают арретир Оставляют систему в покое в течение указанного времени (например, 10 мин), проверяя правильность фокусировки микроскопа в конце срока. [c.261] Последовательно нагружая чащку весов, записывают показания шкалы окулярмикрометра п при различных нагрузках р. Опыт ведут до появления пластического течения, т. е. до той нагрузки, при которой равновесие не устанавливается. Вычисляют относительную деформацию е, как разность между равновесным п и исходным По показаниями на шкале, деленную на расстояние до стенки. Опыт повторяют с пластинкой, имеющей другую площадь 5. Результаты опыта выражают графически в координатах е — р. Определяют ри (конец прямолинейного участка), рт и вычисляют 6 по формуле (4). Вычисляют Е из угла наклона прямой ОА по формуле (3). [c.261] Методы капиллярной вискозиметрии основаны на измерении объемной скорости течения структурированных коллоидных растворов через капиллярные трубки при различных градиентах давления. [c.262] Величина 6 характеризует усилие, необходимое для начального разрушения структуры (начало текучести), в то время как величина 6й представляет собой то усилие, которое затрачивается на разрушение структуры в текущей жидкости. [c.263] Системы с преобладающими пластическими свойствами характеризуются условием ed 6s в то время, как для упругих систем с хрупким разрывом структуры типа I (рис. 105) характерно обратное соотношение, а именно 6s 6d, выражаемое крг вой // (рнс. ПО). [c.263] Возвращаясь к рис. 109, отметим, что изменение характера кривой выше точки С отвечает переходу ламинарного течения в турбулентное. Этот переход наступает для структурированных жидкостей при меньщих значениях числа Рейнольдса по сравнению с ньютоновыми жидкостями, поскольку наличие структуры нарушает послойное скольжение. [c.264] Производную- находят по углу наклона касательной величина т)= -с1да, уменьшаясь с ростом давления, остается в значительном интервале давлений постоянной (отрезок ВС). [c.264] В большинстве случаев ограничиваются определением относительной вязкости 17отн=—где %о — вязкость воды. [c.264] Эту Величину можно найти непосредственно из соотношения углов наклона прямолинейных отрезков кривых / (для воды) и II . [c.265] Для вискозиметрических определений применяют капиллярный вискозиметр Уббелоде (рис. 111) постепенное повышение давления производится посредством баллона через буферную склянку или же подъемом маностата на блоке. Для регистрации начала текучести (определение 6 ) удобнее всего применять капиллярный пластометр, т. е. горизонтальную градуированную капиллярную трубку с краном (рис. 112). В обоих случаях необходимо учитывать, что величины, характеризующие образование и разрушение структуры, в некоторых случаях зависят от диаметра капилляра, а следовательно, значения 6 и tji оказываются инвариантными лишь в определенной области. [c.265] Для сильно структурироЬанных, тиксотропных систем трудно установить инвариантную область кроме того, в этих случаях может иметь место сплошное скольжение столба раствора, как целого, вдоль поверхности стекла, искажающее результаты измерений 6 . Поэтому такие гелеобразные системы (например, цементные пасты) целесообразнее исследовать при помощи первой группы методов (смещение пластинки). Наоборот, для высокодисперсных пластичных систем с небольшими величинами Рщ и т) применяются методы капиллярной вискозиметрии. [c.266] Вернуться к основной статье