ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гибель пены из "Непрочное чудо" Мы уже говорили, что качество пены оценивают с по-мопдью множества различных показателей. Главное при выборе того или иного критерия-это назначение пены. В пожарной технике главный параметр качеств а-изолирующая способность пены, при производстве строительных материалов-теплопроводность и прочность затвердевшей пены, в пищевой промышленности-пенообразующая способность растворов (вспениваемость) и дисперсность пены. [c.62] Но есть показатель, который важен независимо от того, для какой именно цели приготавливается пена, показатель, определяющий возможность использования пен в различных сферах деятельности человека. Это их устойчивость. Ведь короткоживущие пены просто невозможно применять. [c.62] Пены разрушаются самопроизвольно или под влиянием внепших факторов (температура, давление, механические воздействия). Как всякая дисперсная система, пена неустойчива. Возникнув, она не сохраняется в первоначальном виде. Из пены вытекает жидкость, и пена из мокрой становится сухой . Воздух из одних пузырьков перетекает в другие, изменяются размеры и форма пузырьков. Во всех пенах происходят три основных процесса, приводящие постепенно к разрушению перераспределение размеров пузырьков, уменьшение толщины пленки, разрыв пленки. [c.63] Эти процессы быстро разрушали бы пены, если бы не стабилизирующие факторы. Этих факторов три кинетический, структурно-механический и термодинамический. [c.63] Подтверждением этому служат наблюдения Дюпре твердые вещества (свинцовая дробь) и капли жидкости (ртуть) могут пройти через пленку пены, не оставив дыры и не вызвав разрыва. Однако после длительной сушки пленки (высыхание пены), когда количество жидкости в ней сильно уменьшилось и перетекание раствора ПАВ становится невозможным, каждый такой снаряд вызывает разрыв. [c.64] Скорость поверхностного переноса ПАВ зависит от значения поверхностного натяжения раствора поверхностно-активного вещества и разности концентраций в тонком и утолщенном участках пленки. [c.64] В очень тонких пленках (состоящих из двух адсорбционных слоев) эффект залечивания проявляется слабо, что, конечно же, понижает стабильность пен. [c.64] Структурно-механический фактор стабилизации пен связан со специфическим упрочнением тонких пленок за счет гидратации адсорбционных слоев, а также за счет повышения вязкости межпленочной жидкости. [c.64] Взаимодействие полярных групп молекул ПАВ с водой (гидратация) ограничивает истечение межпленочной жидкости из среднего слоя сэндвича пленки под действием сил тяжести и капиллярных сил. В самом адсорбционном слое гидратированные молекулы ПАВ сцепляются между собой, в результате повышается прочность на растяжение и адсорбционных слоев, и пленки в целом. [c.64] Для повышения вязкости межпленочной жидкости к ПАВ добавляют определенные продукты например, в присутствии тысячных долей процента Жирного спирта вязкость растворов ПАВ увеличивается в десятки раз. [c.64] Один из примеров проявления расюшиивающего давления-отталкивание двойных электрических слоев, образованных молекулами пенообразователя в пленке мыльного пузырька. Такое отталкивание бьшо зафиксировано в опытах Б. В. Дерягина и А. С. Титиевской при сжатии двухсторонних пленок два пузырька с помощью стеклянных рамок приводились в соприкосновение. Об изменении толщины стенок пузырьков судили по цветовой интерференции пленки. Стабильность цвета указывает на неизменность толщины образовавшейся пленки и наличие расклинивающего эффекта. [c.65] Если Р2 больше Р,, пленка утончается если Р2 меньше Рр пленка утолщается, при Р2 равном P пеносистема устойчива длительное время. [c.65] Нестабилизированные двухсторонние пленки непрерывно утончаются. Об этом свидетельствует изменение окраски. Сначала пленка толстая, и отчетливо видно, как из нее вытекает жидкость. Особенно это заметно при горизонтальном положении самой пленки. В центре постепенно собирается капля жидкости, которая своей тяжестью может разрущить эту пленку. Находясь в вертикальном положении, пленка постепенно утончается, становится окрашенной, а затем окраска исчезает. Это значит, что ее толщина стала меньше длины волны видимого света. [c.66] Процесс изменения цвета пленки идет с угасающей скоростью-сначала быстро, а затем все медленнее. Когда толщина пленки становится меньше 10 нм, она темнеет, и окраска почти исчезает. Получается черная пленка, которая может существовать значительное время при благоприятных внешшж условиях (отсутствует испарение и механические сотрясения, исключено попадание пыли и тепловых потоков). [c.66] Напомним читателю, что продолжительность жизни пены зависит от множества факторов-вида и концентрации ПАВ, кратности пены, ее температуры, дисперсности, наличия стабилизаторов и т.д. [c.66] Как правило, устойчивость пен из растворов анионоактивных ПАВ выше, чем пен из катионоактивных и неионогенных растворов. При увеличении концентрации пенообразователей стабильность пен повышается. Влияние температуры на устойчивость пен неоднозначно и для разных ПАВ и разных условий существования пены проявляется неодинаково. Одно неоспоримо введение стабилизаторов в растворы пенообразовате.чей всегда повышает устойчивость пен. [c.66] Стабильность пены зависит также и от ее дисперсности. Приближенным показателем дисперсности может служить средний диаметр газовых пузырьков в пене. В зависимости от назначения в промыпшенности получают пены со средним диаметром пузырьков от 0,03 мм до 1,5-2 см. [c.67] Как 1фавило, чем выше дисперсность пены, т.е. чем меньше размер пузырьков, тем выше ее устойчивость. [c.67] Важно отметить, что размеры воздушного пузырька уже на стадии его зарождения оказьшают существенное влияние на процесс образования пены и ее устойчивость. Своеобразную картину формирования воздушного пузырька выявил с помощью скоростной киносъемки советский исследователь Я. Е. Гегузин. На дне стеклянного сосуда, заполненного водой, создавали воздушные пузырьки разных размеров при помощи воздухоподводящих стеклянных капилляров диаметром 10, 3 и 1 мм. Независимо от размера капилляра от конца трубки отрывается и начинает движение в воде пузырек сферической формы. Сфера большого диаметра (10 мм) быстро деформируется нижняя поверхность пузырька устремляется к верхней и слипается с ней такой пузырек продолжает стремительно двигаться вверх, приобретая форму конуса. В процессе всплывания вершина этого конуса прорьшается и воздушная полость приобретает форму бублика. [c.67] Вернуться к основной статье