ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Объемные структурно-реологические характеристики порошков и контактные взаимодействия в динамических условиях из "Физико-химические основы технологии дисперсных состем и материалов" Экспериментальные методы исследования структурно-реологических свойств порошков основаны на сочетании статических методов с разрушением структуры только в плоскости разрыва или сдвига и динамических методов с полным или частичным объемным разрушением структуры. [c.112] Форму частиц и характер поверхности изучали с помощью сканирующего электронного микроскопа, а параметры фракционно-дисперсного остава порошков, в том числе и среднечисленный диаметр Во, определяли методом оптической микроскопии. [c.112] Столь малый поток газа не вносил изменений в плотность системы, а изменение его скорости при постоянном перепаде давления свидетельствовало об изменении газопроницаемости в зависимости от параметров вибрации. В момент перехода от виброожижения к виброкипению слоя ВДП наблюдается скачкообразное увеличение его газопроницаемости, что позволяет точно фиксировать границу этого перехода, сопровождающегося объемным разрушением структуры ВДП. [c.114] В первой серии экспериментов изучались закономерности поведения ВДП в процессе виброистечения и сдвигового деформирования в зазоре между коаксиальными цилиндрами ротационного вибровискозиметра. [c.114] Результаты исследования объемных структурно-механических характеристик ВДП при вибрации, представленные на рис. III.3, III.4 и в табл. III. 1, в сочетании с данными статических измерений прочности слоя ВДП на разрыв, предела текучести и сил контактного взаимодействия позволяют сравнить значение этих сил, определенных в статических и динамических условиях. [c.116] Детальное сравнение контактных характеристик в статических и динамических условиях проведено по результатам исследования двух порошков близкой дисперсности (фторопласт Ф-30 и полиэтилен) и их смеси в объемном соотношении 1 1. Кроме определения прочности на разрыв (см. табл. III.2) для них построены линии предела текучести (рис. III.5) и измерены углы естественного откоса а (а=48 2°С, 49 3°С, 42+5°С для фторопласта Ф-30, полиэтилена и их смеси соответственно). Эти данные показывают, что в статических условиях сила контактного взаимодействия и интегральные реологические характеристики, зависящие одновременно от контактного взаимодействия и внутреннего трения, для смеси ниже, чем для отдельных компонентов. В динамических условиях все контактные и реологические параметры композиционного материала хуже (относительно технологии переработки), чем у исходных порошков выше значения наибольшей вязкости г]о и предельного напряжения сдвига Ро (см. табл. III.1), больше сила контактного взаимодействия (см. табл. III.2). [c.118] Увеличение силы контактного взаимодействия в динамических условиях на три порядка по сравнению с Рсв, измеренной статическими методами, показывает, что при переходе к динамическим условиям закономерности контактного взаимодействия меняются как в количественном, так и в качественном отношениях. Весьма вероятно, что при налолсении вибрации изменяется соотношение между составляющими силы контактного взаимодействия из-за трибоэлектрического эффекта, зацепления шероховатостей на поверхности частиц, сдирания адсорбционных слоев. Сопротивление сдвигу, измеренное после воздействия вибрации, являясь статическим, вместе с тем отражает все те изменения, которые произошли в слое порошка в динамических условиях. Так, экспериментальные значения напряжения сдвига Ро для фторопласта Ф-30, полиэтилена и их смеси, измеренные после воздействия на порошки вибрации при небольших ускорениях, ложатся на одну кривую (рис. III.6). [c.118] Однако при амплитудах виброускорения 100 и 230 м/с значения Ро для смеси значительно превышают значения Ро для исходных порошков. [c.119] Можно предположить, что увеличение силы контактного взаимодействия в динамических условиях объясняется большой скоростью отрыва частиц (виброскорости асо = 6—20 см/с). Если происходит отслаивание адсорбционных пленок при повышении скорости их отрыва от 10 до 10 см/с, работа адгезии увеличивается почти на три порядка [20], что объясняется закономерностями разрушения двойного электрического слоя в точке контакта. [c.119] Нельзя не учитывать таклсе и следующего обстоятельства. Образующаяся в ВДП структура из частиц разных размеров (рис. П1.7) и формы (рис. III.8) под действием вибрации претерпевает существенные изменения. В результате сканирования поверхности частиц, контактирующих друг с другом при многократных соударениях, вероятность возникновения контактов меладу ними по лиофобным участкам их поверхности, а также контактов зацепления (см. рис. III.8) существенно возрастает, что приводит к увеличению силы контактного взаимодействия и, как следствие, к росту эффективной вязкости в процессе вибрации и предельного напряжения сдвига в ВДП после ее прекращения. [c.119] Выше предполагалось, что вязкость виброолсиженного слоя порошка обусловлена разрывом связей между частицами, причем эти связи образуют в порошке непрерывную структуру. Эти две предпосылки лежат в основе формулы (П1.5), полученной Г. Эйрингом для лсидкостей в предположении наличия у них квазикристаллической решетки и затем примененной для описания дисперсных систем [15, 66]. Эти же предпосылки использованы выше при оценке эффективной силы связи частиц по формуле (111.29). [c.120] Составляюш ая вязкости г1( эфф, обусловленная переносом импульса при столкновении частиц, не связана с диссипацией энергии при межчастичных взаимодействиях. [c.120] Подводя итоги сравнительного анализа формирования структуры ВДП в динамических условиях, необходимо отметить следующее. [c.121] Доказательством корректности такой оценки является хорошая сходимость полученных результатов с данными независимых прямых экспериментов, представленными на рис. П1.3— П1.6 и в табл. П1.1. Это позволяет сделать ряд важных в теоретическом и прикладном аспектах выводов о поведении ВДП в технологических процессах. [c.121] Структурно-механические характеристики порошков, измеренные в статических условиях, не позволяют предсказывать их поведение в динамических условиях метод измерения сопротивления сдвигу после воздействия вибрации можно рассматривать как промежуточный между статическими и динамическими методами испытаний он качественно отражает изменения, происходящие в порошках при переходе в динамические условия при динамическом воздействии происходит разрушение слабых контактных связей с заменой их на более сильные. Разрушение слабых контактов между частицами ВДП в статических условиях может привести к ухудшению реологических свойств системы в динамических условиях или после прекращения динамических воздействий. Именно этими обстоятельствами можно объяснить многочисленные факты резкого увеличения вязкости ВДП в ходе технологических процессов с их участием, слеживаемость не только гигроскопичных, но и гидрофобных порошкообразных материалов, трудности при перемешивании многокомпонентных сыпучих материалов, необходимость создания больших уплотняющих давлений при получении керамических, металлокерамических и других изделий. [c.121] Вернуться к основной статье