Структурообразование в дисперсных системах Структурно-механические свойства дисперсных систем

Рассмотренные в предыдущих двух главах процессы нарушения агрегативной устойчивости дисперсных систем приводят в одних случаях к их разделению на макрофазы, в других — к развитию в объеме системы пространственной сетки-структуры, т. е. к переходу свободнодисперсной системы в связнодисперсную, в которой силы сцепления в контактах между частицами достаточно велики, чтобы противостоять тепловому движению и внешним воздействиям. При этом наблюдается радикальное изменение свойств дисперсной системы она приобретает комплекс новых — структурно-механических (реологических) свойств, характеризующих сопротивление деформации и разделению на части, т. е. отвечающих ее способности служить материалом. Система приобретает механическую прочность — главное свойство всех твердых тел и материалов, определяющее их роль в природе и в технике. Закономерности структурообразования в дисперсных системах, механические свойства структурированных систем и получаемых на их основе разнообразных материалов, с особым вниманием к роли физико-химических явлений на границе раздела фаз, изучает обширный самостоятельный раздел коллоидной химии, названный физико-химической механикой. [c.306]

Анализ работ по исследованию структурно-механических свойств гелей желатины показывает, что все исследователи изучали уже сформированные гели. Механизм же образования пространственных структур гелей желатины п развитие структуры во времени не был исследован. Однако согласно развиваемым нами представлениям о структурообразовании в дисперсных системах [1—3], такие исследования необходимы для выявления механизма процессов развития пространственных структур. Характерно, что процесс возникновения и развития пространственных структур протекает во времени, поэтому кинетические закономерпости здесь являются основными. Из всех применяюш ихся в настояш,ее время методов измерения структурно-механических свойств дисперсных систем нашей задаче наиболее соответствовали метод тангенциально-смеш,аемой пластинки [197] и метод конического пластометра [198, 199], позволяюш ие по одной из механических характеристик исследовать развитие пространственных структур во времени. [c.89]

В практике мы по существу имели дело с глинистыми минералами, характеризующимися перечисленными выше несовершенствами кристаллических решеток, что весьма важно при разработке общих принципов управления структурно-механическими показателями дисперсных структур в зависимости от требований технологии. Поэтому поверхностные свойства глинистых минералов, обусловливаемые особенностями их кристаллического строения, определяют ход процесса коагуляционного структурообразования в системе глина — вода. [c.12]

Учение о коллоидах было выделено как самостоятельное направление научных исследований немногим более ста лет назад и развивалось на стыке физики и химии. По сути, предметом рассмотрения были дисперсные системы с определенными пределами размеров дисперсной фазы. Направлениями исследований коллоидных систем явились диффузия, сорбция, вязкость, электропроводность, оптические и поверхностные свойства, устойчивость против расслоения и многие другие. Важным разделом коллоидной химии считается коллоидная механика, преобразованная в физико-химическую механику дисперсных систем, изучающая структурообразование в дисперсных системах и их структурно-механические свойства. [c.13]

Убедительным примером применимости теории регулирования механических свойств дисперсных структур могут быть водные гели и органогели гуминовых веществ — природных ионсобменников и структурообразователей почв. Так, структурно-механический анализ дисперсий гуминовых кислот и полученных на их основе гуматов кальция, магния и кобальта показал, что в этих системах при малом содержании твердой фазы (5—10%) образуются типичные коагуляционные структуры со всеми присущими им упруго-пластично-вязкими свойствами и способностью к тиксотропному упрочнению. Установлено, что наибольшая склонность к структурообразованию среди образцов гуминовых веществ (гуминовые кислоты, гуматы металлов) выражена у гуминовых кислот, о объясняется тем, что в гуминовых кислотах, в отличие от гуматов кальция, магния, кобальта и др., функциональные группы свободны , а поэтому их дисперсные частички легко взаимодействуют друг с другом не только за счет сил Ван дер Ваальса, но и по водородным связям. [c.253]

Модули быстрой и медленной эластической деформации отражают физическую сущность явлений и наиболее точно характеризуют механические свойства структурных связей. Они измеряются при напряжениях, не превышающих предел текучести, т. е. без разрушения образовавшейся дисперсной структуры, процесс их измерения требует короткого промежутка времени. Все указанные особенности дают возможность принять эти характеристики для исследования кинетики процессов структурообразования на одном образце без разрушения структурных связей с наиболее точной количественной оценкой состояния дисперсной системы в каждый момент времени. [c.45]

Таким образом, как для изучения коллоидно-химических и, прежде всего, структурно-реологических свойств концентрированных дисперсных систем и процессов структурообразования в них, так и для осуществления многочисленных химико-технологических процессов в таких системах необходимо создать и поддерживать в них с помощью механических воздействий динамическое состояние, определяемое заданным и регулируемым уровнем изотропного разрушения структуры. [c.82]

Наиболее целесообразен путь, вытекающий из следующ их соображений. Превращение исходных дисперсных фаз в дисперсную систему — структурообразование в процессах массопереноса — определяется кинетикой возникновения и разрыва связей между частицами твердой фазы, т. е. совокупностью поверхностных явлений в единице объема. Число и прочность работающих контактов в единице объема системы определяют ее структурно-механические (реологические) свойства, и прежде всего реологическое сопротивление изменению объема или формы под действием приложенных напряжений. [c.92]

Объясняется это тем, что, как было показано на примере дисперсных материалов с различными видами фазовых контактов, физико-химическое управление процессами структурообразования в дисперсных системах лежит в основе получения из них дисперсных материалов со структурой, лишенной крупных дефектов и неоднородностей. Именно в результате направленного регулирования структурно-реологических свойств дисперсных систем с твердыми фазами становится возможным устранение главного препятствия на пути получения высококачественных (по совокупности структурно-механических характеристик и технических свойств, в первую очередь прочности) дисперсных материалов реализуется переход в область весьма больших концентраций высокодисперсной твердой фазы в дисперсионной среде при одновременном достижении [c.297]

Структурообразование в дисперсных системах в условиях ие-црерывиого разрушения структуры изучается с помощью специальных вискозиметров, позволяющих измерять вязкость при различных скоростях потока жидкости или наблюдать изменение вязкости во временн прн фиксированной скорости потока (при фиксированном градиенте скорости сдвига). Приборы, основанные на первом принципе, используют для получения реологических констант тамгюиажпых растворов, которые необходимы при гидравлических расчетах. Подобные измерения можно производить только во время стадии И, когда структурно-механические свойства портландцементной суспензии меньше изменяются во времени. Для изучения кинетики структурообразования тампонажных растворов в условиях непрерывного разрушения структуры применяются приборы, называемые консистометрами. Они фиксируют сопротивление, оказываемое суспензией перемешиванию при постоянной частоте вращения мешалки. Измеряемая величина, называемая консистенцией, характеризует эффективную вязкость суспензии прл интенсивности перемешивания, примерно соответствующую реальным условиям цементирования глубоких скважин. [c.110]

Решающее влияние на технологические процессы добычи, транспорта и переработки нефтяных дисперсных систем оказывают фазовые превращения, происходящие в различных реальных внешних условиях, Полиэкстремальные зависимости физико-химических свойств от внешних условий проявляются вследствие аналогичного изменения межмолекулярных взаимодействий между основными структурообразующими компонентами системы. Основной вклад в свойства углеводородных дисперсий вносят фазовые и полиморфные превращения высокомолекулярных соединений. Выявление и регулирование указанных превращений явл51ется важной прикладной задачей нефтяной отрасли. Особый интерес представляет изучение фазовых и полиморфных превращений в нефтяных дисперсных системах в присугствии поверхностно-активных веществ. Последние широко употребляются для регулирования процессов структурообразования в нефтяных дисперсных системах. В настоящее время проводятся интенсивные исследования влияния природы, концентрации и кристаллического строения дисперсной фазы на изменение межмолеку. ярного и контактного взаимодействия между элементами нефтяных дисперсных систем, взаимосвязи параметров фазовых и полиморфных переходов в этих системах, протекающих при изменении внешних условий их существования и различных воздействиях, с изменением физических и структурно-механических свойств рассматриваемых систем. [c.138]

Выше (см. гл. V—VIII) было показано, что наиболее эффективный путь управления структурно-реологическими свойствами и процессами структурообразования в высококонцентрированных микрогетерогенных дисперсных системах, содержащих твердые фазы, состоит в сочетании воздействия на дисперсные структуры механической вибрации с изменением природы поверхности частиц твердой фазы, в частности, малыми добавками поверхностноактивных веществ (ПАВ). [c.293]

Такого рода процессы весьма распространены в технологии дисперсных систем и материалов. Например, образование коагуляционно-кристаллизационных структур характерно для водных дисперсий минеральных вяжущих, бетонов на их основе [15, 95]. Эти и подобные им системы изучены довольно подроб-но, однако в большинстве работ, посвященных коагуляционнокристаллизационным структурам, не учитывалось то важнейшее обстоятельство, что, как правило, сложные процессы структурообразования в условиях реальных технологических производств сопровождаются механическими воздействиями (сдвиговая деформация, изменение объема). Поэтому эффективность процессов переработки и получения дисперсных систем и материалов зависит от структурно-реологических свойств систем на всех технологических стадиях, а также от эффективности методов их регулирования. [c.176]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология