Типы дисперсных систем. Поверхностное натяжение

Образованию стойкой эмульсии предшествуют понижение поверхностного натяжения на границе раздела фаз и создание вокруг частиц дисперсной фазы прочного адсорбционного слоя. Такие слои образуют в системе третьи вещества — эмульгаторы. Растворимые в воде (гидрофильные) эмульгаторы способствуют образованию эмульсий типа нефть в воде, а растворимые в нефтепродуктах (гидрофобные) — вода в нефти. Последний тип эмульсий чаще всего встречается в промысловой практике. К гидрофильным эмульгаторам относятся такие поверхностно-активные вещества, как щелочные мыла, желатин, крахмал. Гидрофобными являются хорошо растворимые в нефтепродуктах щелочноземельные соли органических кислот, смолы, а также мелкодисперсные частицы сажи, глины, окислов металлов и т. п., легче смачиваемые нефтью, чем водой. Введение в эмульсию данного типа эмульгатора, способствующего образованию эмульсии противоположного типа, облегчает ее расслоение. [c.178]

Особенностью дисперсных систем является наличие высокоразвитой межфазной границы. Например, удельная поверхность 50%-ной эмульсии с размером частиц 1 мкм составляет 5000 м /л. Поскольку сродство фаз в лиофобных дисперсиях мало, а межфазное натяжение велико, они обладают значительным (наибольшим среди дисперсий всех трех типов) избытком энергии Гиббса (так называемой поверхностной энергии) и, следовательно, являются системами термодинамически неустойчивыми. Их устойчивость носит кинетический характер строго говоря, любая, даже самая устойчивая дисперсия непрерывно коагулирует, т. е. теряет устойчивость, но в устойчивых дисперсиях это происходит настолько медленно, что их вполне можно хранить и перерабатывать, [c.144]

П. я., к-рые могут быть названы физическими, связаны с избытком свободной энергии в поверхностном слое, с наличием поверхностного натяжения вследствие некомпенсированности молекулярных сил сцепления, действующих на молекулы поверхностного слоя. К этой группе П. я. относятся образование равновесных форм кристаллов при их росте, соответствующих минимуму свободной энергии при постоянстве объема шарообразная форма капель и пузырей, отвечающая условию минимума поверхности нри заданном объеме коалесценция — слияние капелек или пузырьков в эмульсиях, туманах и пенах коагуляция — агрегирование частиц дисперсной фазы и структурообразование в дисперсных системах, т. е. сцепление частиц в пространственные структуры — каркасы смачивание и прилипание, всегда связанные с уменьшением поверхностной энергии. Сложные формы жидких поверхностей раздела, возникающие нри совместном действии молекулярных сил (иоверх-ностпого натяжения и смачивания) и внешних сил (силы тяжести), рассматриваются теорией капиллярности (см. Капиллярные явления), связанной с общей теорией П. я. Из условия минимума свободной поверхностной энергии кристалла, различные грани к-рого (совместимые с данным типом кристаллич. решетки) имеют разные поверхностные натяжения, выводятся математически все возможные формы кристаллич. многогранников, изучаемые в кристаллографии. [c.51]

Благодаря наличию в молекуле активной группы, имеющей сродство к воде, и углеводородного радикала, имеющего сродство к маслу, ПАВ снижает поверхностное натяжение на границе раздела фаз и тем самым препятствует слиянию дисперсной фазы и расслоению эмульсии. От концентрации эмульгаторов — стабилизаторов эмульсии и их строения зависит устойчивость образующихся эмульсий, а объемное соотношение воды и масла определяет тип эмульсии. Устойчивость эмульсий возрастает с увеличением в них концентрации ПАВ до насыщения адсорбционного слоя на границе раздела фаз, т. е. до образования мономолекулярного слоя с оптимальными структурно-механическими свойствами. Стабилизация эмульсий и образование мономолекулярного слоя достигаются при очень малых объемных концентрациях ПАВ в системе, так как оно концентрируется преимущественно на границе раздела фаз. Так, при добавлении в воду олеата натрия 10 моль1см концентрация его на границе с воздухом достигает 3-10 моль1см , а поверхностное натяжение снижается с 72,8 до 30 эрг/ см . Только в молекулярном, т. е. истинно растворенном состоянии, ПАВ концентрируется на границе раздела фаз и снижает межфаз-ное поверхностное натяжение, проявляя свою поверхностную активность. Как показано на рис. 42, молекулы ПАВ, образующего защитный адсорбционный слой на границе раздела фаз, в случае эмульсий масло в воде ориентируются внутрь дисперсной фазы углеводородным радикалом, а в случае эмульсий вода в масле — полярной группой. [c.132]

Лакокрасочные материалы воднодисперсионного типа — двухфазные системы дисперсной фазой служит полимер, олигомер, пигменты и другие добавки, дисперсионной средой — вода. Водные дисперсии относятся к лиофобным коллоидным системам размер частиц (глобул) в латексах 0,01—0,25 мкм. Дисперсии имеют поверхностное натяжение порядка 35— 55 мДж/м , что выше критического поверхностного натяжения на межфазной границе полимер — среда (2—10 мДж/м при степени адсорбционной насыщенности эмульгаторов 60—90%), и характеризуются избытком поверхностной энергии ДСпов>0. [c.45]