Дисперсная механические свойства

Изменения структурно-механических свойств систем обусловлены взаимодействиями частиц со средой и между собой, исследовать которые позволяют методы реологии — о деформациях и течении материальных систем. Реология изучает механические свойства систем через деформации под дейстг ием внешних напряжений. В коллоидной химии методы реологии используют для исследования структуры и описания вязкотекучих свойств дисперсных систем. [c.355]

Представления об особой, исключительной роли воды во множестве процессов, происходящих в природе, возникли еще в древности и затем часто высказывались на всех этапах развития естественных наук. В прошлом веке, когда геология оформилась как самостоятельная ветвь естествознания и начала брать на вооружение физико-химические и математические методы исследования, геологическую деятельность воды стали рассматривать как двоякую химическую и механическую. Условность такого разграничения была очевидна с самого начала тем не менее до сих пор продолжают появляться работы, в которых механические свойства горных пород анализируются без учета физико-химического влияния среды даже в тех случаях, когда это влияние давно обнаружено. Это связано с тем, что интеграция наук о Земле с различными разделами других естественных наук происходит неравномерно. Так, химическая термодинамика проникла в геологию намного раньше, чем кинетика механика идеализированных сплошных сред опередила физику реального, дефектного твердого тела и т. д. Однако такая очередность, в какой-то мере отражающая возраст отдельных областей фундаментальных наук, никоим образом не соответствует степени их важности для понимания природных процессов. К числу разделов науки, внедрение которых в геологию началось совсем недавно, относится физи-ко-химическая механика твердых тел и дисперсных систем, рассматривающая механические свойства в их взаимосвязи с физико-химическими процессами, протекающими на межфазных границах. [c.84]

VII. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И РЕОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ [c.355]

Водные дисперсные системы и увлажненные пористые тела составляют значительную часть материалов и продуктов естественного и искусственного происхождения, с которыми имеет дело техника и химическая технология. К ним относятся, например, адсорбенты и катализаторы, полимерные, строительные и конструкционные материалы, горные породы, почвы и грунты, биологические системы, пищевые, текстильные и сельскохозяйственные продукты. Физико-химические и механические свойства этих дисперсных систем зависят от содержания и свойств удерживаемой ими влаги. Кинетика массообменных процессов, составляющих основу многих технологий, определяется подвижностью и энергией связи влаги с твердой фазой. [c.4]

Ребиндером и его школой развиты представления о структурно-механических свойствах адсорбционных слоев как факторе стабилизации дисперсных систем. Стабилизирующее действие структурно-вязких (гелеобразных) адсорбционных слоев стабилизатора при столкновении частиц дисперсной фазы обуславливается тем, что высоковязкая прослойка между частицами во время столкновения не успевает выдавиться. При этом делается заключение, что структурно-механический фактор является наиболее сильным фактором стабилизации и носит универсальный характер. [c.11]

В зоне БВ структурирующиеся молекулы углеводородов связаны друг с другом в рыхлые ассоциаты, обладающие повышенной подвижностью. Вязкость системы в этой зоне прн данной температуре непостоянна и зависит от объемной концентрации дисперсной фазы (надмолекулярных структур). Высокая дисперсность частиц твердой фазы создает избыток поверхностной энергии поэтому такие системы термодинамически и кинетически неустойчивы и стремятся к расслоению на две фазы. Изменяются также структурно-механические свойства НДС. Все эти стадии отображены на рис. 4. [c.37]

При оценке остаточного сырья наряду с указанной классификацией следует учитывать, к какой дисперсной системе относится нефтяной остаток. Например, по классификаций [14] сьфье технологических процессов переработки остатков может быть отнесено к неструктурированной (яенаполненной) или структурированной (наполненной) дисперсной системе. Для выявления этого следует знать концентрации наиболее склонных к структурированию компонентов, а также показатели, влияющие на структурно-механические свойства остатков (вязкость, термическая устойчивость, устойчивость против расслоения, седиментация и пр.). [c.12]

Каждая группа ВМС формирует свой тип надмолекулярных структур (например, асфальтеновые ассоциаты, ассоциаты из полициклических или парафиновых углеводородов), которые из-за различия свойств в одной и той же дисперсной среде ведут себя неодинаково. Формирование в нефтяных многокомпонентных системах обратимых надмолекулярных структур с различными физико-химическими и механическими свойствами и разной склонностью к расслоению существенно влияет на добычу и транспорт нефти, на физические (подготовка нефти, прямая перегонка, де-парафинизация, деасфальтизация, компаундирование нефтепродуктов) и химические (термодеструктивные, термокаталитические) процессы переработки нефти. Нерегулируемые процессы формирования надмолекулярных структур при переработке нефтяного сырья в жидкой и паровой фазах могут привести в результате преждевременного расслоения системы к нежелательным отложениям в змеевиках печей, на поверхности катализаторов, аппаратов. [c.12]

ВЛИЯНИЕ ВОДЫ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ДИСПЕРСНУЮ СТРУКТУРУ ГОРНЫХ ПОРОД [c.83]

Методика расчета струйных мельниц основана на использовании экспериментальных данных, получаемых на модельных установках и зависящих от дисперсности и физико-механических свойств конкретного перерабатываемого материала и конечного продукта. Методика проектирования струйных измельчителей разработана В. И, Акуновым. [c.204]

Козловский Э. А., Блиничев В. П., Стрельцов В. В. Влияние дисперсных характеристик сыпучих материалов на их физико-механические свойства.—Изв. вузов. Химия и хим, технол,, 1974, т, 17(2), с. 291—296. [c.43]

Формирующаяся в процессе коксования структура нефтяного кокса во многом определяет его физико-хи-мические и физико-механические свойства. Исследованиями установлены взаимосвязи между качеством исходного сырья коксования и эксплуатационными характеристиками получаемого кокса. Свойства кокса зависят не только от молекулярной, но и от дисперсной структуры сырья. Они могут существенно отличаться даже при большом сходстве в химическом составе. [c.86]

Таким образом, степень полярности растворителя по-разному влияет на размер ассоциатов в НДС, обусловливая различную концентрацию надмолекулярных структур в нефтях и нефтепродуктах. Физико-химические и механические свойства НДС зависят от степени структурирования ВМС и от соотношения дисперсной фазы и дисперсионной среды. Поэтому в основу классификации нефтей и нефтепродуктов положено соотношение дисперсной [c.32]

Формирование сольватных слоев определенной толщины и строения вокруг надмолекулярных структур оказывает существенное влияние на структурно-механические свойства нефтяных дисперсных систем. Термодинамическое обоснование их формирования было дано Гиббсом [124], допустившим, что переходный слой (межфазная граница) имеет определенную толщину и термодинамические параметры, промежуточные между значениями параметров сосуществующих фаз. Межфазная граница становится неустойчивой при натяжении порядка 10" дин/см. Для нефтяных систем неустойчивость межфазной границы структурных единиц возрастает из-за воздействия следующих факторов. [c.31]

Свойства нефтепродуктов определяются условиями их дальнейшей эксплуатации, хранения. Так, профилактические средства различного назначения должны характеризоваться высокими тиксотропными свойствами. Соответствующими исследованиями показано, что период восстановления полностью разрушенной структуры зависит от группового состава профилактического средства, температуры его применения. Кроме того, необходимо обеспечить определенный уровень агрегативной устойчивости профилактических средств с целью предупреждения расслоения нефтяной дисперсной системы на фазы при транспортировании и хранении. Поэтому выбор компонентов для нефтяной композиции следует проводить с учетом их влияния на структурно-механические свойства и агрегативную устойчивость нефтяной системы, [c.44]

Структурно-механическая прочность и агрегативная устойчивость нефтяных дисперсных систем. Одной из основных проблем коллоидной химии нефтей и их фракций является исследование, пространственных структур различного рода в нефтяных дисперсных системах и регулирование разнообразными приемами их механических свойств деформационных и прочностных. Необходимость решения данной проблемы способствовала становлению самостоятельной области коллоидной химии — физико-химической механики нефтяных дисперсных систем. Обобщение значительного эмпирического материала позволило в работе [112] предложить с точки зрения макрореологии (диаграмму изменения структурномеханической прочности с ростом температуры в многокомпонентных нефтяных дисперсных системах (рис. 5). Участок ВГ, имеющий различную ширину в зависимости от строения исследуемой нефтяной системы и вырождающийся в точку для битумов, характеризует ньютоновское поведение в полностью разрушенной структуре, вязкость которой не зависит от скорости сдвига. Точка В отвечает пределу текучести системы. С понижением температуры нефтяная система становится тгересыщенной по отношению к твердым углеводородам, выделение которых из однородного с реологической точки зрения расплава приводит к структурированию системы. На участке БВ взаимодействие формирующихся структурных элементов обуславливает вязкопластическое течение обратимо разрушаемой структуры и наличие предельного напряжения сдвига в точке Б. По мере снижения температуры на этом участке скорость формирования коагуляционных контактов мел ду надмоле- кулярными структурами превышает скорость их разрушения под действием механической нагрузки. В точке Б нефтяная система те- [c.38]

VII. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ [c.185]

Анализ многообразных свойств структур в дисперсных системах позволил П. А. Ребиндеру разделить их на два основных класса, различающихся по видам взаимодействия частиц дисперсной фазы. Исходя из того, что коагуляция соответствует первичному п вторичному минимуму потенциальной кривой взаимодействия частиц, он предложил различать конденсационно-кристаллизационные и коагуляционные структуры. Конденсациоиио-кри-сталлизацпонное структурообразование, отвечающее коагуляции в первичной потенциальной яме, происходит путем непосредственного химического взаимодействия между частицами и их срастания с образованием жесткой объемной структуры. Если частицы аморфные, то структуры, образующиеся в дисперсных системах, принято называть конденсационными, если часпщы кристаллические, то структуры являются кристаллизационными. При непосредственном срастании частиц механические свойства структур соответствуют свойствам самих частиц. Конденсационно-кристаллизаци-онные структуры типичны для связнодисперсных систем, т. е. систем с твердой дисперсионной средой. Такие структуры придают телам прочность, хрупкость и не восстанавливаются после разрушения. [c.365]

Для характеристики упруго-црочностных свойств смазок следует рассмотреть явление сдвигового разупрочнения. Если после перехода предела прочности снять действующую нагрузку, а затем вновь приложить ее и начать увеличивать, то минимальная нагрузка, вызывающая переход к вязкому течению, будет намного ниже первоначального значения предела прочности. Это объясняется необратимым характером разрушения многих связей структурного каркаса смазок, а также ориентацией анизодиаметричных частиц дисперсной фазы в зоне сдвига. Сдвиговое разупрочнение оказывает влияние на поведение смазок при применении, и его обязательно нужно учитывать при оценке их механических свойств. [c.272]

Базовый компонент обычно выполняет роль наполнителя. Его дисперсность определяет характер пористой структуры носителя. Компонент с функцией связующего оказывает определяющее влияние на механическую прочность готового носителя, способствуя лучшему сцеплению элементов его пористой структуры. Влияя в основном на пористую структуру носителя, порообразую-щая добавка существенно влияет также на его механические свойства. [c.29]

Коагуляционные структуры обладают определенным комплек-эм механических свойств, обусловленным тонкими прослойками исперсионной среды на участках контактов частиц дисперсной >азы. Сетчатый каркас из дисперсных частиц удерживается за чет межмолекулярных сил, которые невелики. Поэтому прочность оагуляционных структур незначительна. [c.339]

По агрегатному состоянию дисперсные системы могут быть как жидкими (молоко), так и твердыми (некоторые минералы) или газообразными (атмосферный туман). Кроме того, коллоидные системы могут находиться в особом полужидком-полутвердом состоянии, образуя студни или гели. В зависимости от состава и от относительного содержания дисперсионной среды такие продукты могут сильно различаться по консистенции и механическим свойствам. Оии могут быть, в частности, или эластичными или хрупкими. [c.506]

За пределами строгой количественной теории Дерягина остались такие факторы устойчивости, как сольватация поверхности ч1стиц и структурно-механические свойства адсорбционных слоев. Один из возможных путей учета сольватации в рамках теории устойчивости предложен Ю. М. Глазманом. По его мнению, электростатическое отталкивание соль-ватированных частиц можно рассматривать с позиций расположения внутренней обкладки двойного ионного слоя на внешней стороне сольватного слоя, что равносильно увеличению радиуса действия электростатических сил. Сольватные слои, по определению Дерягина, представляют собой пограничные с дисперсной фазой области среды, обладающие отличными от остальной среды механическими и термодинамическими (или теми и другими) свойствами. [c.8]

Состояние таких коллоидных систем оказывает решающее влияние иа физико-механические свойства вообще и на реологические свойства в особенности. Это имеет очень важное значение для решения трудных и ответственных задач технологии нефти и исиользова-иия таких нефтепродуктов, как технические битумы, топочные мазуты, консистентные смазки и т. п. При рассмотрении подобных коллоидных систем часто недостаточно учитывают качественные особенности их основных компонентов и почти совсем не учитывают роль нефтяных смол как равноправного компонента (наряду с углеводородами) дисперсной системы. Между тем эти факторы оказывают весьма существенное влияние на всю систему в целом, на ее физико-механпческие свойства, которые и определяют в основном технические качества таких иродуктов. [c.495]

Реологические свойства (структурно-механические свойства, температура застывания, вязкость и др.) НДС зависят в первую очередь от ее физического состояния, на которое оказывает влияние соотношение энергий межмолекулярного взаимодействия и теплового движения. Нефтяные дисперсные системы могут находиться в трех физических состояниях вязкотекучем (жидком), высокоэластическом и твердом. Способность к вязкому течению таких продуктов, как битумы, пеки, используют для пх внутризаводского транспортирования по трубопроводам. Для НДС характерно высокоэластическое состояние в интервале между температурами стеклования и вязко текучестн (температуры размягчения). [c.18]

Необходимо более подробно изучить условия равновесия, образования н разрушения ассоциатов на участке АВ (см. рис. 4), влияние отношения ф/Кд, с иа кинетику выделения твердой фазы, форму и размеры надмолекулярных структур, структурно-механические свойства, а также на устойчивость различных нефтяных дисперсных систем и установить более обшие закономерности для управления этими сложными ироцессами, имеющими важное промышленное значение. [c.43]

Отличительной особенностью реологии, изучающей закономерности структурирования в дисперсных системах, структурномеханические свойства структурированных систем и их изменений иод влиянием внешних воздействий, является рассмотрение механических свойств на моделях, поведение которых описыва- [c.127]

Число методов и приборов, предназначенных для определения структурно-.механических свойств дисперсных систем, велико. Это связано с большим диапазоном их проявления. При ни.ч-ких и высоких температурах используются следующие методы исследования структурно-механической прочности НДС с жпд-кой диспсрсионной средой метод Вейлера—Ребиндера метод ротационной вискозиметрии метод плоско-параллельных дисков метод конического вискозиметра. Каждый нз них имеет свои достоинства и недостатки. Тот или иной метод используется в зависимости от природы и степени наиолнения ССЕ, интенсивности внешнего воздействия и температуры определения структурно-механической прочности. [c.135]

Необходимы механически свойства металлов и сплавов достигаются введением в расплав легирующих добавок. Добавки стабилизируют кристаллическую фазу зерна, образуют твердые растворы с основным компонентом расплава и способствуют образованию новой дисперсной фазы. Появление твердых растворов между зернами структуры может увеличить ее пластические свойства. Упрочняющее действие возникающих дисперсных фаз при введении легирующих добавок можно проиллюстрировать образованием в хромоникелевых сплавах при добавлении титана и алюминия кристалликов NisTi и NisAl, которые сильно взаимодействуют с твердым раствором сплава. Высокое содержание никеля и хрома в стали обеспечивает получение устойчивой аустенитной кристаллической структуры зерен (у-фаза), обладающей наибольшей жаропрочностью. [c.387]

В связи с переходом НДС из свободно-дисиерсиого в связно-дисперсное состояние в виде студня или геля существенно улучшаются их етруктурно-механические свойства и устойчивость. Начало перехода в связно-дисиерсное состояние можно оценить для высококонцеитрированиых растворов высокомолекулярных соединений (пеков, битумов, асфальтенов) температурой размягчения (температура текучести — 7т) В промышленной практике структурно-механические свойства битумов, асфальтенов и др. принято оценивать температурным интервалом хрупкости, дуктильности и пенетрацией. [c.146]

Широкий спектр структурно-механических свойств отражаег многообразие природных и синтетических тел, большинство нз которых является дисперсными системами. Благодаря смешению фаз с разными природой и агрегатным состоянием, размером частиц и взаимодействиями между иими, различным процессам, протекающим в дисперсных системах и т, д., их структурно-механические [c.364]

Разнообразие структур в реальных дисперсных системах не птволяет четко разделить их на два указанных вида. Безусловно, суш.ествует множество промежуточных состояний систем, И все жг предложенная П. А. Ребиндером классификация структур дисперсных систем помогает связать механические свойства тел с их строением. [c.366]

Размеры рассмотренных участков реологической кривой могут быть самыми различными в зависимости от природы системы и условий, при которых проводят испытания механических свойств (например, температуры). В коагуляционных структурах систем с твердой дисперсной фазой предел упругости растет с увеличением концентрации частиц и межчастичного взаимодействия. В этом же наиравлении уменьшается область текучести. Для материалов, имеющих кристаллизационную структуру, например для керамики и бетонов, характерны большая (по напряжениям) гуковская область деформаций и практическое отсутствие области текучести — раньше наступает разрушение материала (хрупкость). Поэтому им не свойственны ни ползучесть, ни тиксотропия. Для полимеров с конденсационной структурой наиболее типичны релаксационные явления, включая проявление эластичности, пластичности и текучести. Доля Гуковской упругости в них возрастает с ростом содержания кристаллической фазы. Наличие области текучести у полимеров объясняют разрушением первоначальной структуры и возникновением определенного ориентирования макромолекул, надмолекулярных образований и кристаллитов. По окончании такой переориентации наблюдается некоторое упрочнение материала, а затем с ростом напряжения материал разруилается. В какой-то степени промежуточными реологическими свойствами между свойствами керамики и полимеров обладают металлы и сплавы. У них меньше области гуковской упругости (по напряжениям), чем [c.380]

Не умаляя значения перечисленных факторов в обеспечении прочности структур, необходимо подчеркнуть, что основная роль в формировании механических свойств тел принадлежит мелсча-стичным взаимодействиям качеству этого взаимодействия и его силе, определяющей прочность контактов. При отсутствии притяжения между частицами дисперсной фазы (твердыми, жидкими или газообразными) дисперсные системы ведут себя как ньютоновские жидкости. Ван-дер-ваальсовы силы притяжения между частицами обеспечивают подвижную структуру дисперсной системы. Если между частицами образуются химические связи, то пространственная структура становится жесткой и неподвижной. Как уже указывалось, межчастичное взаимодействие взято за основу [c.383]

М.ежфазные слои играют решающую роль в механических свойствах систем с газообразными и жидкими дисперсными фазами. В этих системах не может быть непосредственного контакта между частицами. Если такой контакт осуществляется, то проис. [c.384]

Прочностные свойства резко возрастают за счет образования пространственной сетки из частнц дисперсной фазы. Чем анизо-метричнее форма частнц, тем при меньшей их концентрации образуется пространственная структура. Особенно эффективны в этом отношении волокнистые наполнители, широко используемые в качестве армирующего компонента. Основную часть механических нагрузок на такой материал принимает на себя пространственная сетка из наполнителя, матрица передает эти нагрузки от частицы к частице, и если она мягче наполнителя, то служит кроме того, в качестве амортизатора. Прочностные, упругие и другие механические свойства пространственной сетки, безусловно, зависят от природы наполнителя, дисперсности и формы его частиц. Например, минеральные наполнители увеличивают жесткость материала, рост дисперсности волокон приводит к увеличению упругой деформации. Каучукоподобные наполнители придают материалу эластичность, ударную прочность. Большое значение для долгосрочной службы композиционных материалов имеет снятие внутренних напряжений, способствующих преждевременному разрушению материала. Если в бетонах внутренние наиряжения понижают с помощью вибрации прн твердении или добавлением ПАВ, то у металлов это достигается введением специальных модификаторов (обычно поверхностно-активных), в том числе гетерофазных включений. [c.393]

Для предотвращения агрегации частиц и защиты гидрозолей и гидросуспензий от коагулирующего действия электролитов применяют высокомолекулярные соединения и коллоидные ПАВ, растворимые в воде, например белки, мыла, крахмал, декстрин. Их стабилизирующее действие основано на образовании на поверхности частиц дисперсной фазы адсорбционных гелеобразных пленок и связано как с уменьшением межфазного натяжения, так и со структурно-механическими свойствами поверхностных слоев. [c.164]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология