Гелеобразование из золей

С повышением концентрации скорость застудневания существенно повышается, изменяются и механические свойства гелей (например, модуль упругости геля желатины при увеличении концентрации от 0,5 до 2% увеличивается в 400 раз). Для каждой системы при данной температуре существует концентрация, ниже которой система не застудневает (для растворов желатины такой концентрацией является 0,7—0,9%. Для золей УаОд — 0,005%). Повышение температуры понижает способность к гелеобразованию и может привести к разжижению существующих гелей. На процесс застудневания влияет концентрация примесных электролитов, pH растворов. Например, время застудневания золя Ге (ОН)а увеличивается в 100 раз при увеличении pH раствора на единицу. [c.433]

Рассмотренные нами ранее факторы студне- и гелеобразования температура, концентрация и электролиты — аналогично влияют и на тиксотропный переход гель золь (студень раствор). [c.233]

Рис. 1.29. Качественно различные типы фазовых диаграмм равновесной поликонденсационной системы в трех растворителях, критическая температура смешения Тс которых с мономером находится в геле (а), на линии гелеобразования (6) ив золе (в).

Гелеобразование может быть вызвано прибавлением к дисперсионной системе электролитов, увеличением концентрации золя, понижением температуры. С увеличением концентрации электролита снижается агрегативная устойчивость увеличение частичной концентрации золя ведет к росту числа контактов между частицами, с понижением температуры снижается интенсивность броуновского движе-кия и, следовательно, повышается устойчивость пространственных мицеллярных структур. При механическом воздействии, например при перемешивании, встряхивании, связи между частицами в коагуляционной сетке могут быть разрушены и гель превратится в текучий золь. Если оставить этот золь в покое, то через некоторое время связи самопроизвольно восстановятся и снова образуется нетекучий гель. Способность коагуляционных структур восстанавливаться после их механического разрушения называется тиксотропией (от греч. тиксо — прикосновение, тропе — изменение). [c.209]

Связаннодисперсные системы — это системы, в которых частички связаны друг с другом за счет молекулярных сил, образуя в дисперсионной среде своеобразные пространственные сетки или каркасы (структуры). Частички, образующие структуру, не способны к взаимному перемещению и могут совершать лишь колебательные движения. К ним относятся гели, концентрированные суспензии (пасты), концентрированные эмульсии, порошки. Гели могут образовываться как в результате коагуляции коллоидных систем и объединения в одно целое выпавшего осадка (коагели), так и вследствие молекулярного сцепления частичек золя, образующих сравнительно рыхлые сетки или каркасы (лиогели). В последнем случае гели образуются с сохранением внешней однородности системы. Переход золя в состояние геля называется гелеобразованием (коагуляцией), а процесс образования золя из геля (обратный коагуляции) носит название пептизации. Процесс коагуляции и пептизации происходит по следующей схеме [c.18]

Иржак В. Я. Статистическая теория гелеобразования. Золь-фракция // Там же.— [c.181]

Здесь Ра — отношение концентрации всех химических связей, образованных в результате реакции между группами А,- и Aj к начальной концентрации групп А . Их конверсия р. равна сумме по j всех Ра, а a,v — доля групп /-го типа, приходящихся вначале на мономер v-ro типа 8 —символ Кронекера. Формулы (IV.94), (IV.95) служат обобщением (1.12) на произвольные многокомпонентные системы и справедливы также после момента гелеобразования, где они описывают золь-фракцию. Для вычисления ее РСР нужно найти меньшие единицы решения системы (IV.95) при s = 1 и затем перейти к модифицированным п. ф. Последние будут иметь тот же вид, что и до модификации, если их параметры pi, рц, заменить [c.284]

Концы палочкообразных и игольчатых частиц и края лепестковых частнц имеют меньшую толщину сольватной (гидратной) оболочки и меньший дзета-потенциал, чем остальные части таких частиц. Поэтому в процессе гелеобразования асимметричные частицы соединяются между собой концами и краями, образуя более или менее прочный каркас, охватывающий весь объем золя. Подобный каркас схематически представлен на рис. 124. На нем коллоиднодисперсные частицы представлены в виде палочек, по концам которых расположены гидрофобные участки (зачернены). Области, защищенные сольватными (гидратными) оболочками, заштрихованы. В действительности гидрофильные п гидрофобные участки могут располагаться в макромолекулах самым разнообразным образом, чередуясь между собой. [c.391]

В различных коллоидных системах и растворах полимеров минимальная концентрация геле- и студнеобразования зависит от природы дисперсной фазы. Так, глютин застудневает при 5 /о-ной концентрации, золь кремневой кислоты — при 3—6%-ном содержании 5102, агар принимает студнеобразное строение при 0,1—0,2%-ной концентрации, а германиевокислый кальций дает гель при содержании воды 99,935%. Понятно, что эти концентрации для различных систем могут меняться в зависимости от способа приготовления золя или раствора полимера, его чистоты и ряда других условий, но основной принцип зависимости желатинирования и гелеобразования от концентрации остается неизменным. [c.228]

Электролиты неодинаково влияют на студне- и гелеобразование. Одни электролиты (точнее их ионы) ускоряют застудневание, другие, наоборот, замедляют, а в некоторых случаях совершенно устраняют возможность перехода золя в гель или раствора высокомолекулярного вещества в студень. [c.229]

Гели образуются из золей при их коагуляции в случаях развития пространственной сетки в результате молекулярного сцепления частиц дисперсной фазы. В предельном случае гели образуются в результате коагуляции золей без расслоения, с отверждением первоначально жидкой системы в целом (гелеобразование, как развитие коагуляционной структуры). Гели возникают в результате весьма рыхлой коагуляции по относительно малому числу коагуляционных центров на поверхности частиц дисперсной фазы, например, по углам и ребрам частиц вытянутой формы, особенно склонных к геле-образованию. При этом остальная часть поверхности частиц стабилизирована сольватными слоями среды. Именно поэтому типичные гели образуются уже при очень малом содержании дисперсной фазы. При коагуляции лиофобных золей образуются осадки агрегатов частиц. В случае более лио-фильных дисперсных фаз возникают студенистые осадки (ко- [c.59]

Такая мера на некорневых графах удобна для описания ансамбля молекул, сравнимых друг с другом по величине. Однако для процессов получения разветвленных полимеров характерно явление, называемое гелеобразованием, когда образуется огромная макромолекула (гель), занимающая весь реакционный объем. Число входящих в нее звеньев сравнимо с общим количеством мономерных звеньев в системе, хотя указанная выше вероятность такой молекулы практически равна нулю, поскольку она одна среди огромного числа конечных молекул, составляющих золь-фракцию. [c.152]

В работе [191] отмечено, что эта функция имеет смысл коррелятора плотности мономеров, образующихся при разрыве всех химических связей геля, молекулы которых физически взаимодействуют между собой и с молекулами золя. До момента гелеобразования функция Э " равна нулю, а при р i она переходит в коррелятор (IV.59) полной плотности звеньев. Корреляционная функция (IV.76) имеет особенности как на спинодали р = рсп, так и в гель-точке р = р. В окрестности последней 1x1 = 1 — р/р 1 < 1, но на достаточном удалении от спинодали т <1—р/рсп коррелятор 0 не зависит от конкретного вида потенциала физических взаимодействий и в трехмерном пространстве задается асимптотической формулой [c.279]

Рис. 3.14. Зависимость продолжительности гелеобразования золей кремповок кислоты от pH II концентрации F (по данным Айлера [89]).

Из результатов определения содержания золь-фракции и расчета доли эластически активного материала пространственной сетки резин на основе жидких каучуков эти параметры, как было показано в ряде работ [72—74], несравненно больше зависят от глубины реакции структурирования, чем у серных вулканизатов обычных каучуков. Гелеобразование при синтезе резин на основе жидких каучуков начинается лишь при глубине структурирования около 60%, а в обычных каучуках уже на начальной стадии процесса, когда сшивание прошло всего на несколько процентов. Вследствие этого даже относительно небольшие изменения глубины структурирования жидких каучуков могут привести к значительным колебаниям доли активного материала сетки в таких резинах. [c.443]

Предлагаемый метод настолько прост, что кажется удивительным, почему он не использовался ранее. Необходимо только р азбавить, например в три раза, образец исследуемого золя, находящегося в процессе гелеобразования, но еще не достигшего точки геля. Последующее его центрифугирование со скоростью, которая лишь немного не достигает величины, необходимой для отделения одиночных частиц, позволяет выделить фазу геля. Действительно, так как микрогель не расширяется, то он сохраняет свою исходную плотность, тогда как еще не подвергшийся гелеобразованию золь разбавляется и, следовательно, его плотность понижается. Фаза геля, таким образом, легко отделяется в виде твердой лепешки. Содержание кремнезема в таком куске представляет собой измеряемую долю Si02 в микрогеле в момент разбавления системы. [c.315]

Рис. 3.47. Зависимость времени гелеобразования золей, полученных из смесей силиката натрия и сульфата аммония, от pH (по данным Мерилла и Спенсера [150]). Числами обозначена концентрация 8102, %.

Скорость гелеобразования. Вот уже в течение многих лет изучается продолжительность времени, требующегося для превращения в гель определенного типа золя кремневой кислоты, который приготовлялся из кислоты и силиката. Принимается, что время гелеобразования обратно пропорционально скорости полимеризации или скорости формирования геля. В серии статей Хард и соавторы [216а] сообщили фактически обо всех факторах, оказывающих влияние на время гелеобразования золей кремневой кислоты, приготовляемых из кислоты и силиката натрия с отношением 5102 Ма20 3,3 1. Необходимо также сослаться на исследование Сена и Гоша [2166], которые, применяя разные кислоты, вывели уравнения, связывающие время гелеобразования с pH, концентрацией и температурой. Как сообщалось в гл. 3, время гелеобразования достигает максимума при значении pH 2. В области pH 3—о время гелеобразования изменяется в прямой зависимости от концентрации ионов Н+ (или в обратной зависимости от концентрации ионов ОН-). В интервале pH 4—9, как показано на рис. 5.16, минимум продолжительности времени гелеобразования наблюдается вблизи области нейтральности. Эти данные основаны главным образом на результатах Меррилла и Спенсера [217]. Ниже будет отмечено, что концентрация ионов натрия, пропорциональная концентрации кремнезема, обеспечивает наиболее быструю скорость процесса гелеобразования при pH 7—8, тогда как в отсутствие солей коллоидный кремнезем превращается в гель наиболее быстро при pH 5—6 (см. гл. 4). Различные кислоты вызывают наибольшую скорость гелеобразования при немного различающихся значениях pH. [c.702]

Рис. 6. Влияние фторидного ион на время гелеобразования золей кремневой кислоты линия Н представляет влияние гидроксильнога иона (Айлер [19]

Введение в структуру небольших количеств Al " ", замещающих некоторую часть ионов кремния, приводит к тому, что золь становится отрицательно заряженным вне зависимости от pH. Характеристики гелеобразования изменяются таким образом, что золь при этом сохраняет устойчивость в интервале pH 3,5-8. Его можно заставить перейти в гель, вводя большие количества соли, спиртов, этилен диамина, этиллакта-та или испаряя воду. [c.357]

Согласно принятой в настоящее время терминологии, гелеобразованнем или желатинированием называют переход коллоидного раствора из свободно-дисперсного состояния (золя) в связнодисперсное (гель). Термином застудневание пользуются для обозначения аналогичного перехода раствора высокомолекулярного вещества в студень. [c.315]

Для наименования структурированных систем приняты термины гель и студень. Понятия гель и гелеобразование обычно относят к переходу лиофобных дисперсных систем (золей, суспензий) в вязкодисперсное состояние (см. рис. 27.3). Гели являются гетерогенными системами, они двухфазны, как золи и суспензии. Переход растворов полимеров к нетекучей эласт-ичной форме -обозначают понятиями студнеобразование и студень. Полимерные студни могут быть как гомогенными (I тип), так и гетерогенными системами (И тип). [c.475]

Для осаждения лиофильных систем требуются очень большие количества электролитов. Коагуляцию, наступающую при добавлении больших количеств электролитов или дегидратирующих веществ в гидрофильную систему, называют высаливанием. При высаливании, а также при испарении растворителя или увеличении концентрации лиофильной системы болыиин-ство нз них превращается в студнеобразные массы — гели. Влияние температуры на гелеобразование может быть различным в некоторых случаях с понижением температуры образуется гель, в других случаях гель разрушается. При выпаривании или охлаждении лиофобных золей получается мелкокристаллическое вещество (в отличие от гелей). [c.424]

Гелеобразование — переход золя в гель. Гель это структурированная система, которую иногда называют коагуляционной структурой. Гелеобразование иногда называют желатинированием и формулируют этот процесс как переход коллоидного раствора из свободнодисперс- [c.240]

НОГО СОСТОЯНИЯ (золь) в связнодиспероное состояние (гель). На гелеобразование влияют различные факторы—форма частиц, концентрация дисперсной фазы, температура, механические воздействия (перемешивание) и др. [c.241]

В зависимости от природы веществ получаются либо хрупкие гели — структурированные двухфазные системы, либо эластичные гели, т. е. студни — структурированные однофазные системы (Ребнндер). Хрупкие гели получаются из жестких коллоидных частиц, благодаря чему объем гелей от высушивания или оводнения мало изменяется. Поэтому такие гели называют также ненабухающими. Сюда следует отнести коагели — структуры, образовавшиеся в результате коагуляции золей осадки в астабилизованных коллоидных системах. К таким системам относят также лиогели — системы, получившиеся в результате гелеобразования некоторых гидрозолей, например гидрозоля окиси железа, окиси алюминия, окиси ванадия и др. [c.223]

При взаимодействии силиката натрия с кислыми агентами выделяется кремниевая кислота, образуюш ая золь. Последний переходит со временем в гель, который может служить водо-изолируюш им материалом в промытых высокопроницаемых зонах пласта. Время начала гелеобразования и изолируюш ая способность силикатного геля определяются его механическими и реологическими свойствами, которые зависят как от состава композиции (природы и концентрации компонентов гелеобразуюш,его раствора), так и от внешних условий (пластовой температуры, температуры на устье скважины, минерализации и состава как пластовой воды, так и воды, на которой готовится раствор, минералогического состава породы коллектора и т. д.). [c.235]

Процесс растворения нефелина в соляной кислоте происходит в избытке кислоты с образованием монокремниевой кислоты и гидроксида алюминия, хлоридов натрия и калия. Процесс идет при комнатной температуре с выделением некоторого количества теплоты. Последующее образование геля происходит путем агрегации с образованием в зоне областей трехмерных полимерных сеток. Такие области микрогеля продолжают увеличиваться, потребляя кремнезем из золя до тех пор, пока твердый микрогель не займет примерно половину всего объема. При этом вязкость становится очень большой и золь достигает точки геля . Максимальная по времени устойчивость золей с наиболее продолжительным периодом гелеобразования наблюдается при pH = 1,5 3. [c.270]

Один из вариантов З.-г. п. (метод внеш. гелеобразования) для получения гранулир. керамич. материала заключается в экстракц. удалении дисперсионной среды-воды из капли золя оксида металла, взвешенной или медленно движущейся в потоке орг. экстрагента (длинноцепочечный алифатич. спирт). После отверждения (гелеобразования) гель-сферы выводят из потока экстрагента, сушат и подвергают термич. обработке. [c.174]

Др. вариант метода внеш. гелеобразования-гель-поддер-живающее осаждение - также включает массообмен на границе раздела двух фаз и отличается от описанного выше тем, что процессы получения золя и геля в объеме капли осуществляются без временного и пространственного их разделения. К р-ру соли металла (напр., нитрата Th) добавляют р-р полимера (напр., поливинилового спирта) и формамид в качестве модификатора пов-сти. Полученный р-р капельно диспергируется в ванну с р-ром NHj, где происходит образование частиц твердой фазы высокой дисперсности в объеме капли. Прочность частиц обеспечивается структурой, состоящей из переплетенных молекул поливинилового спирта. После отверждения гель-сферы промывают водой, сушат и прокаливают до требуемой плотности. Разработано неск. вариантов этого процесса для получения оксидов элементов III-VI и VIII групп с использованием разл. полимеров естеств. и искусств, происхождения, а также разл. ПАВ. [c.174]

Поликремниевые к-ты имеют изоэлектрич. точку в интервале pH 2,0-3,0. Скорость поликоиденсации минимальна при pH 2-3, причем в области pH < 2 р-ция ускоряется протонами, а при pH > 2-ионами ОН . Поликонденсация в кислой среде протекает по донорно-акцепторному механизму с образованием переходного комплекса, в к-ром атом 81 временно приобретает координац. число 6 (вместо 4). Устойчивость золя К. к. зависит от концентрации К. к., т-ры, pH и др. Со временем золь теряет устойчивость и переходит в гель (при pH > 7,5 гидрозоль термодинамически устойчив к коагуляции). Скорость гелеобразования максимальна при pH 5,5-6,0. Подбирая соответствующие условия и применяя спец. добавки (стабилизаторы), удается получить устойчивые высококонцентрир. золи. [c.508]

Образование сетчатого полимера при О. происходит в гомог. или гетерог. условиях. Гомогенные условия реализуются при О. по механизму поликоиденсации илн полиприсоединення. В этом случае О. подразделяют на две стадии-начальную, до образования непрерывной сетки (геля), и конечную-после гелеобразования до предельных степеней превращения. На конечной стадии О. образуется аморфный густосетчатый полимер. Степень превращ. в начале гелеобразования, кол-во и параметры мол. структуры геля и химически не связанных с ним молекул (золя) рассчитывают статистич. методами с учетом функциональности и соотношения исходных реагентов (см. Функциональность полимеров). С увеличением их функциональности и приближением соотношения к стехиометрическому начало гелеобразования смещается в сторону меньших глубин превращений. [c.424]

Практическое значение данного исследования связано с тем, что гелеобразующие составы на основе алюмосиликатов (АС) используются в высокоэффективных технологиях для регулирования фронта заводнения и водоизоляции в нефтяных пластах [19-20, 101-107]. Однако широкомасштабное применение данного типа технологии затрудняется недостаточной научной изученностью гелеобразующих композиций на основе АС. В связи с этим исследованы закономерности гелеобразования в солянокислотных растворах АС, а также фильтрационные характеристики композиции. Кислотные растворы алюмосиликатов представляют собой коллоидные растворы (золи) кремниевой кислоты. [c.145]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология