ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механизм разрушения коагуляционных структур в стационарном потоке и при вибрации из "Физико-химические основы технологии дисперсных состем и материалов" Как уже отмечалось, важность выяснения условий и закономерностей достижения наименьшего уровня эффективной вязкости определяется тем, что предельное разрушение структуры соответствует оптимальным условиям проведения химико-технологических процессов в дисперсных системах. [c.124] Вместе с тем применение визуального метода изучения процесса разрушения структуры в сдвиговом потоке дает основание для пересмотра представлений о механизме разрушения и течения структурированных дисперсных систем. [c.125] Этот метод заключается в следующем. Исследуемый образец дисперсной системы, деформируемой в узком зазоре между коаксиальными цилиндрами ротационного вискозиметра, подвергают мгновенному замораживанию при температуре жидкого азота с последующей сублимационной сушкой в вакууме (10- Па) при —40- —50 °С. После высушивания и соответствующей подготовки поверхности скола образца [111, 112] производится фотосъемка структуры с помощью сканирующего электронного микроскопа. Эта методика является дальнейшим )азвитием методики подготовки образцов, описанной в работе 112], и отличается от нее тем, что по новому методу удается зафиксировать структуру дисперсной системы не только в статических но и динамических условиях, т. е. непосредственно при сдвиговом деформировании, а также при сочетании воздействия сдвигового напряжения и вибрации. [c.125] Концентрация 12% (масс.) соответствует наименьшей концентрации фо, при которой формируется пространственная коагуляционная структура из частиц бентонита, разделенных равновесной по толщине прослойкой воды. Можно полагать, что в этой гидрофильной малоконцентрированной системе частицы фиксируются в структурной сетке преимущественно на расстоянии дальней коагуляции Концентрация 44% соответствует критической концентрации фкр, а фл 70% отвечает весьма прочной высококонцентрированной структуре с наиболее вероятным фиксированием частиц в положении ближнего энергетического минимума [112]. [c.125] В виде трещин с вовлечением газовой фазы, что характерно для разрушения при сдвиговой деформации твердых тел. В этом случае деформация сопровождается увеличением объема системы, а следовательно, и проявлением дилатантных свойств [114, 115]. [c.126] В [15] дано подробное объяснение этого явления и его значения для технологии дисперсных систем. Последуюш,им результатом в исследовании структурированных дисперсных систем является экспериментальное доказательство наличия разрывов двух типов при ф фкр, обнаруживаемых не только косвенно реологическими методами, но и визуальными методами изучения структуры деформируемой системы. [c.127] Существенно важное значение имеет обнаружение множественных разрывов при концентрации дисперсной фазы, гораздо меньшей, чем критическая (фл 12%). В процессе сдвига первоначальная структура такой малоконцентрированной системы (см. рис. 1У.З, ряд I, фото слева) распадается на множество слоев, между которыми сосредоточивается основная часть дисперсионной среды (ряд II, фото слева). При этом распад структуры на слои сопровождается значительным увеличением плотности структуры в слое. Концентрация дисперсной фазы внутри каждого слоя достигает весьма высоких значений (до 60%), что, вероятно, возможно лишь при условии фиксирования частиц в положении ближнего энергетического минимума. Явление такого рода хорошо объясняется с позиций теории течения структурированных дисперсных систем (см. разд. П.1). [c.127] Увеличению плотности соответствует и рост прочности структуры внутри слоя. Так, при увеличении концентрации твердой фазы в водной суспензии кальциевого бентонита от 10% до 20 и 30% предельное напряжение сдвига возрастает соответственно от 3-102 до 1,5.103 и 1,05-10 Па, т. е. почти на два порядка. [c.127] При наложении на деформируемую суспензию вибрационного поля (перпендикулярного направлению сдвига) с частотой 50 Гц и амплитудой до 1 мм характер разрушения структуры в сдвиговом потоке коренным образом меняется. Во всех трех случаях (т. е. для суспензий с концентрацией бентонита в воде 12, 44 и 70%) наблюдается лавинное образование микроагрега-тов частиц, размер которых существенным образом зависит от параметров вибрации [15] и скорости сдвигового деформирования. При воздействии вибрации не обнаруживается слоистости и образования локальных разрывов сплошности вдоль всей структуры, ориентированных в направлении сдвига, что имеет место при сдвиге в отсутствие вибрации. [c.128] Таким образом, на основе теоретического анализа реологической кривой структурированной дисперсной системы в сочетании с экспериментальными методами инструментальной реологии и визуального изучения процесса разрушения можно схематически представить последовательные стадии разрушения структуры (рис. IV.4). [c.129] Вернуться к основной статье