Поверхностно-активные вещества свойства граничных слоев

Явления, обусловливаемые молекулярным взаимодействием, играют большую роль в условиях нефтяного пласта, высокодисперсной пористой среды с развитой поверхностью, заполненной жидкостями, которые содержат поверхностно-активные вещества. Однако механизм этих явлений не познан настолько, чтобы при разработке нефтяных месторождений их можно было учитывать количественно. Использование изученных закономерностей в технологических процессах возможно лишь тогда, когда они описаны математически, с учетом основных факторов, определяющих эти закономерности. Решить такую задачу для нефтяного пласта трудно, так как геолого-физические и минералогические характеристики пласта и свойства жидкостей и газов, насыщающих его, не постоянны. Как результат молекулярно-поверхностных эффектов на границе раздела фаз в нефтяном пласте наибольшее значение имеет процесс адсорбции активных компонентов нефти на поверхности породообразующих минералов. С этим процессом прежде всего связана гидрофобизация поверхности, а следовательно, и уменьшение нефтеотдачи пласта. Образование адсорбционного слоя ведет к построению на его основе граничного слоя нефти, вязкость которого на порядок выше вязкости нефти в объеме, а толщина в ряде случаев соизмерима с радиусом поровых каналов. В связи с этим уменьшается проницаемость и увеличиваются мик-ро- и макронеоднородности коллектора. [c.37]

Результаты исследований, описанных в предыдущих главах, показывают, что при контакте углеводородных жидкостей, содержащих поверхностно-активные вещества, с твердой фазой на поверхности последней образуется граничный слой, толщина которого зависит, как от физико-химических свойств жидкости, так и природы твердой подложки. Очевидно, что эти граничные эффекты окажут существенное влияние и на процесс фильтрации нефти в [c.147]

Вопрос о природе граничных слоев не решен. Низшие индивидуальные углеводороды и, по-видимому, глубоко очищенные нефтяные масла и некоторые другие неполярные жидкости не образуют толстых граничных слоев. У таких жидкостей формируются за счет поверхностных сил металлов моно-, бимолекулярные адсорбционные слои, но их смазочное действие очень невелико [42]. В отличие от этого, рентгеноструктурными методами [43] было показано, что поверхностно-активные вещества, растворенные в углеводородных жидкостях, у поверхности металлов образуют квазикристаллическую структуру с ориентацией молекул перпендикулярно поверхности раздела фаз толщиной порядка многих десятков молекул. Удобный метод исследования механических свойств толстых граничных слоев — метод плоскопараллельных дисков [38, 44]. Метод основан на прецизионном измерении кинетики сближения зеркально полированных горизонтальных дисков, погруженных в исследуемую жидкость. В гидродинамике кинетика их сближения описывается уравнением Стефана — Рейнольдса [c.167]

На поверхностях трущихся пар при контакте с топливом образуется граничный слой, обладающий специфичными свойствами. Этот очень тонкий граничный слой — толщиной меньше 1 мкм — выполняет роль смазочной пленки. Он предотвращает непосредственный контакт поверхностей трения, при этом уменьшаются сила трения и износ трущихся деталей. Образование смазочной пленки связано с большой активностью поверхностного слоя металла. Атомы металла, расположенные на поверхности, имеют свободные связи, не компенсированные соседними атомами. Благодаря этому поверхность металла способна притягивать из топлива в первую очередь поверхностно-активные вещества. [c.77]

Пользуясь разработанным ими методом сдувания [191, Б. В. Дерягин и Е. Ф. Пичугин исследовали свойства граничных слоев, образуемых на стали чистым вазелиновым маслом, тем же маслом с различными поверхностно-активными присадками, а также некоторыми другими маслами и индивидуальными веществами. [c.348]

Упорядоченная молекулярная структура граничной фазы может быть нарушена, если тепловая энергия, вносимая извне или выделяющаяся при трении, превысит энергию адсорбционных связей. Тогда граничный сма зочный слой теряет свои аномальные свойства, отличающие его от свойств вещества в объеме. В этом состоит основной недостаток антифрикционных поверхностно-активных присадок к маслам. Температура, при которой происходит дезориентация молекул ПАВ, не превышает 150°С, причем нарушение адсорбционных слоев обнаруживается по возникновению скачкообразного-трения (см. стр. 162). Температура перехода от плавного трения стали по стали к скачкообразному наиболее-высока при использовании жирных кислот и эфиров [211]. Для этих веществ она выше температуры их плавления. Хуже всего ведут себя неполярные парафины. Мерой стойкости адсорбционных слоев ъ работе [211] предлагается считать разность между температурой плавления вещества и температурой перехода к скачкообразному [c.231]

Действительно, граничные слои жидкостей могут иметь различное происхождение. Граничные слои, сформированные водными растворами электролитов (двойным слоем адсорбированных ионов), чувствительны к изменению концентрации раствора, его состава и температуры. Граничные слои, возникщие под действием поверхностных сил твердого тела, по-видимому, не достигают значительной толщины (до 5,0—15,0 нм) и мало зависят от состава жидкости. Граничные слои растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) в углеводородных жидкостях могут иметь толщину порядка нескольких сот и более нанометров. Это связано с мицеллообразованием в объеме раствора. Толщина и механические свойства таких граничных слоев зависят от состава и концентрации ПАВ и природы растворителя, а их изучение обусловливает решение ряда технических задач [63, 189]. [c.65]

Эти данные подтверждают, что высокие смазывающие свойства реактивных топлив достаточно надежно можно обеспечить введением в них незначительных количеств (тысячных долей процента) поверхностно-активных веществ, таких как соединения типа сополимера эфиров метакриловой кислоты и спиртов С —С12 с метилвинилпиридином, соединения с гидроксильной (типа фенолов) или карбоксильной (типа жирных кислот) группой, т. е. носителями смазочной способности реактивных топлив являются небольшие количества поверхностно-активных веществ (естественных или искусственных), взаимодействующих с металлической поверхностью. Эти ПАВ накапливаются на поверхности металлов, образуя ориентированные граничные слои [4], связанные с поверхностными атомами металла силами физической или хемосорбционной природы, что и обеспечивает эффективную рраиичпую 1смаз1ку при трении. [c.80]

Решающее влияние на толщину межфазного слоя оказывает присутствие в системе поверхностно-активных веществ. В этом случае в рассмотрение включается сорбционный слой поверхностно-активных веществ и возникает необходимость фиксирования некоторой более четкой границы раздела фаз, образованной в простейшем случае за счет мономолекулярной сорбции поверхностно-активного вещества на элементах одной из фаз, выступающей в данном случае уже в качестве дисперсной. В общем случае за поверхность раздела в подобных нефтяных дисперсных системах может быть принят поверхностный сорбционный слой, а также часть прилегающей к нему объемной фазы. Сформированную таким образом поверхность раздела возможно рассматривать как сорбционно-сольватный слой дисперстюй фазы, или граничный переходный слой между дисперсной фазой и дисперсионной средой, свойства которого изменяются под влиянием поверхностной активности компонентов дисперсной системы. Сорбционно-сольватный граничный слой можно рассматривать как более концентрированный раствор дисперсной фазы по сравнению с раствором в объеме. [c.41]

В заключение отметим, что адсорбция жирных кислот и ряда других по-вер.чностно-активных веществ из их растроров в неполярных жидкостях может приводить, к формированию на поверхности твердых тел граничных полимолекулярных слоев толщиною 0,05—0,5 к.км. Как показали Б. В. Дерягин с сотр. и Г И. Фукс с сотр,, механические свонствг таких слоев отличаются от свойств объемных слоев раствора и зависят от структуры и молекулярного веса молекул поверхностно-активного вещества. Было также показано, что толщина граничного слоя растворов жирных кислот к гексане или бензоле является линейной функцией длины углеводородного радикала, а температура плавления> этого слоя (снижение механических свойств до значения свойств объема раствора) зависит от температуры плавления соответствующих поверхностно-активных веществ. Граничные слои обеспечивают устойчивость дисперсных систем в неполярных жидкостях и играют важную роль в действии смазочных масел. [c.143]

Механическая прочность подобных систем может резко возрастать при введении в них поверхностно-активных веществ, молекулы которых, адсорбируясь и ориентируясь на поверхности частиц, способствуют, согласно Б. В. Дерягину, развитию и взаимодействию граничных сольватных слоев. Механические свойства концентрированной суспензии можно повысить также введением в нее высокомолекулярных веществ, обычно адсорбирующихся на поверхности частиц и вызывающих застудневание жидкой среды. Прй этом застудеванию способствуют частицы дисперсной фазы, играющие роль активного наполнителя . [c.322]

Установлен и выявлен механизм влияния группового углеводородного и химического составов базовых основ на эксплуатационные свойства (смазывающие, адгезионные, поверхностные, антикоррозионные и структурномеханические) профилактических смазок, заключающийся в конкурентной адсорбции высокомолекулярных поверхностно-активных веществ тяжелых нефтяных остатков (асфальтенов, смол, полициклической ароматики) и низкомолекулярных гетеросоединений (серу- и кислородсодержащих), входящих в состав отходов нефтехимических производств, которые образуют на металлической поверхности достаточно прочные граничные слои. [c.5]

Ребиндер и Епифанов [51] рассматривают износ как поверхностное диспергирование металла, происходящее в результате его многократной пластической деформации. Эта деформация приводит как к упрочнению металла, так и к его усталостному раз-рущению. Поверхностно-активные вещества, адсорбирующиеся или хемосорбирующиеся на границе трения, облегчают диспергирование металла на поверхностном слое, тем самым способствуя приработке его при высоких контактных давлениях. После периода приработки трущихся поверхностей гладкость металла значительно повыщается, в результате чего снижается давление, поверхность становится более прочной и ее износ резко снижается. Противоизносные присадки должны ослаблять взаимодействие трущихся тел. Эффективность такой присадки будет в значительной мере определяться ее остаточным слоем на трущихся поверхностях, толщина которого зависит от химического строения присадки и растворяющей среды. Предполагают, что такие присадки создают или повыщают расклинивающее давление и придают граничным слоям упругие свойства [52, 53]. [c.290]

Исследования свидетельствуют о взаимосвязи поверхностных и объемных свойств растворов поверхностно-активных веществ [б4. Это доказьшается, в частности симбатным изменением объемных и поверхностных свойств масел путем изменения их химического состава или содержания присадок. В свою очередь это подтверждает представление о коллоидно-хи-мической природе граничных смазочных слоев, характеризуемых жидкофазной, квазитвердой или твердообразной структурой [55]. [c.20]

Грантная смазка — смазка, при которой трение и износ между поверхностями, находящимися в относительном движении, определяются свойствами поверхностей и свойствами смазочного материала, отличными от объемных. Механизм граничной смазки объясняется следующим образом. На поверхности контактирующих тел образуется пленка растворенных в рабочей жидкости поверхностно активных веществ типа углеводородных соединений, которая покрывается слоями ориентированных полярных молекул. С увеличением расстояния к от поверхности металла сила притяжения молекул уменьшается пропорционально и частицы смазочного материала начинают свободно скользить по неподвижным слоям. [c.26]

Образование двух-, трех- и более молекулярных слоев поверхностно-активных веществ па твердых поверхностях уже е изменяет в сколько-нибудь значительной степени коэфф. трения этих новерхностей по сравнению с монослоем. Наличие моно- или иолимоле-кулярных слоев молекул поверхностно-активных веществ на трущихся поверхностях образует граничную смазку, в присутствии к-рой полностью остается справедливым основной закон внешнего трения — закон Амонтона. В тех случаях, когда между трущимися твердыми поверхностями слой смазки приобретает достаточную толщину для того, чтобы образовалась жидкая фаза, то С. д. такой жидкости уже не определяется физико-химич. свойствами ее молекул и их адсорбционным взаимодействием с поверхностью твердых тел, а целиком подчиняется законам гидродинамики, т. к. в этом случае внешнее треиие переходит во внутреннее трение самой жидкости. Впервые гид-родипампч. теория С. д. была развита Н. П. Петровым в конце прошлого века и при этом было установлено, что основным параметром жидкости, определяющим ее С. д. в этих условиях, является вязкость. [c.460]

Твердообразные свойства граничных слоев приводят к тому, что они способны выдерживать высокие нормальные нагрузки. По старым данным Гарди, сопротивление придавливаниютаких слоев достигает многих тысяч аТ/сж . Современные исследования не дают таких высоких значений сопротивления нагрузки, но можно считать доказанным, что по крайней мере у поверхностно активных веществ она весьма значительна. Согласно определениям А. С. Ахматова [103] предельное напряжение сдвига граничного слоя стеариновой кислоты на стали равно 25 кГ/сл< и больше. Несущая способность смазочного слоя играет значительную роль в предотвращении трущихся поверхностей от соприкосновения и заедания. Для ее повышения к маслам прибавляют специальные поверхностно активные добавки [107]. [c.159]