Студни механические

Широко распространенные термины студень и гель вошли в науку без точного определения, поэтому единства в их толковании трудно требовать. Порой возникающие дискуссии о природе студней (гелей) [43, 44] не имеют особого смысла. Единственно бесспорным может быть утверждение, что они представляют собой системы, потерявшие текучесть. Но природа таких систем может быть весьма разнообразной. Сходными механическими свойствами обладают не только двухфазные конденсационные структуры первого и второго рода, но и вполне гомогенные высокомолекулярные тела, не обладающие текучестью растворы, охлажденные ниже температуры текучести (без разделения на две фазы), набухшие в растворителе пространственные полимеры (молекулярные сетки). Едва [c.326]

Если образовавшиеся между макромолекулами связи не слишком прочны, то механическое воздействие (перемешивание или встряхивание) может разрушить структуру и студень (так же, как и коллоидный гель) превращается в жидкость. При устранении внешнего воздействия полученные растворы обычно снова самопроизвольно застудневают. Однако когда соединение молекул [c.483]

Многие гели и студни под влиянием механических воздействий при перемешивании, встряхивании и т. д. способны разжижаться, переходить в золи или растворы полимеров, а затем, при хранении в покое, с большей или меньшей скоростью вновь застудневать. Если вновь полученный гель или студень опять перемешать, то он снова разжижается, вязкость его уменьшается до вязкости исходного золя или раствора полимера. Но стоит оставить полученную систему в покое, как она через определенное время снова превращается в гель или студень. [c.232]

Некоторые студни обладают тиксотропными свойствами. Механическое воздействие нарушает связь между макромолекулами, и вся система становится текучей. Через определенное время эти связи восстанавливаются и снова образуется студень. [c.373]

Гипотеза сетчатой структуры студией удовлетворительно объясняет их механические свойства, рассматривая студень ка К пространственный каркас, отдельные участки которого между фиксированными точками обладают свойствами обратимой деформации за счет гибкости цепей. Однако возникает ряд затруднений при попытках объяснить с помощью гипотезы о сетчатой структуре другие особенности образования и поведения студней. [c.181]

Здесь следует несколько подробнее остановиться на самом определении понятия студень (студнеобразное состояние). Если отбросить некоторые второстепенные признаки, свойственные частным полимерным системам, то студни можно охарактеризовать как низко- и средне концентрированные системы полимер — растворитель, отличающиеся высокой обратимой деформацией и практически полным отсутствием текучести при напряжениях ниже пределов их механической прочности. [c.184]

При концентрации х , лежащей в области расслоения системы на две фазы, должна наблюдаться описанная ранее картина. Система распадается на две фазы, одна из которых, обусловливающая основные механические свойства системы, представляет собой концентрированный раствор полимера в пластификаторе, а другая— практически чистый пластификатор. Условия распада системы на фазы для полимеров с пластификатором таковы, что в большинстве случаев образуется студень, обладающий свойствами повышенной эластичности. [c.358]

Дальнейшее повышение концентрации студня приводит соответственно к повышению температуры плавления и нарастанию частотной зависимости. Так, из рис. 1, г и 3 видно, что 70%-ный студень плавится при 40—45°, а 80%-ный сохраняет достаточную прочность, благодаря чему при заданной нагрузке его механические свойства можно испытывать при 60°. [c.307]

Студень может быть переведен в состояние золя путем размешивания или других механических воздействий. Это называется тиксотропным разрушением студня. В состоянии покоя такой золь вновь желатинируется. Образование тиксотропного геля может быть объяснено возникновением взаимной связи частиц, образующих элементы структуры студня, которые легко разрушаются при механическом воздействии. [c.107]

Обращает на себя внимание следующий на первый взгляд поразительный факт такие плотные ткани и органы, как мышцы, кожа, почки, сердце, на 70—80% состоят из воды. Содержание воды в твердом, упругом органе — сердце — всего на 3—Ъ% ниже, чем в протекающей через него жидкой крови. Еще более поразительно, что некоторые морские животные, например медузы, на 96—99% состоят из воды. Тело медузы — это почти чистая вода, иногда, содержащая менее 1% сухого вещества. Характерные свойства этих белковых студней, имеющих, однако, определенную форму и структуру, объясняются их способностью связывать и лишать подвижности очень большие количества воды. Иногда внутренняя тонкая структура белкового геля легко разрушается при встряхивании. Механическое сотрясение такого геля вызывает его разжижение. Однако через некоторое время внутренняя структура геля воссоздается и жидкость снова превращается в студень. Все сказанное делает понятным, какую большую роль в образовании структурных элементов живого вещества играет вода. [c.385]

Процесс застудневания не совершается мгновенно при достижении раствором определенной температуры, но требует более или менее продолжительного времени, необходимого для перегруппировки составных частей в вязкой системе. Это постепенное застудневание носит название созревания. Оно продолжается и после того, как уже образовался студень, и выражается в приобретении им большой механической прочности. [c.367]

Каркас охватывает собой весь объем дисперсной системы, которая теряет при этом свою легкоподвижность золь переходит в гель (студень). Такие студни легко образуются белками (например, студень желатина), крахмалом (крахмальный клейстер) сюда же относятся простокваша, мясной студень (пищевое блюдо) и т. д. Замечательно, что студни совмещают в себе свойства твердых и жидких тел. Как твердые тела они проявляют ряд механических свойств (твер дость, упругость и др.). В то же время по своей электропроводности студни практически не отличаются от жидких электролитов. Химические реакции и процессы кристаллизации в студнях протекают в уело виях, резко отличных от твердых сред и весьма близких к жидким В связи с этим студни обозначают как квазитвердые тела. [c.276]

Наконец, высказанное выше определение застудневания находит свое подтверждение и в тиксотропных свойствах золей высокополимерных соединений, особенно хорошо изученных Фрейндлихом и его школой. Сущность этого явления заключается в том, что как в золе, так и в студне механическое возмущение производит значительные изменения в системе золь при этом показывает меньшую вязкость и меньшие отклонения от закона Пуазейля, а студень часто переходит в золь. Однако и в том и в другом случае во времени система снова восстанавливает первоначальные свойства. Эти изменения можно объяснить только нарушением той ориентации и связи частиц, которая существовала в системе до механического воздействия и возобновляется, как только система вновь оказывается предоставленной самой себе. [c.343]

Одна из основных особенностей студней по сравнению с блочным полимером — высокая доступность макромолекул, составляющих студень, для растворенных реагентов. Скорость диффузии низкомолекулярных веществ в студнях лишь немного ниже, чем в чистой жидкости, и на несколько порядков превосходит скорость диффузии в твердом полимере. Поэтому времена протекания реакций с участием полимера в студнях сопоставимы с продолжительностью реакций в гомогенной среде (в растворах). Но у студней имеется одно специфическое преимущество перед гомогенными средами — они не теряют свою геометрическую форму и устойчивы к механическим воздействиям. Собственно это обстоятельство и явилось одним из важнейших условий возникновения живых организмов на Земле, для которых характерен интенсивный обмен с окружающей средой без потери внешней формы. Здесь будет рассмотрено использование этого принципа сочетания стабильности формы (механической устойчивости) материала и высокой скорости протекания обменных реакций в области техники. На этом принципе основано действие ионообменных смол (ионитов). [c.235]

Если процесс набухания при данной температуре останавливается на второй или третьей стадии или если и при повышении температуры процесс набухания не идет дальше второй стадии, то набухший полимер, взятый в качестве самостоятельной системы, называется студнем, или, по старой терминологии, эластичным гелем. Таким образом, студень—это насыщенный раствор низкомолекулярной жидкости в высокополимере Жа- Жа. Другими словами, студень—это система, состоящая, во-первых, из пространственной сетки, образованной из сшитых в некоторых местах между собой макромолекул полимера, и, во-вторых, из молекул низкомолекулярной жидкости, заполняющих свободные места в этой сетке. Следовательно, в отличие от обычных растворов Жз- Ж], в которых растворитель Жх является непрерывной средой с прерывно и равномерно распределенными молекулами растворенного вещества, в студне непрерывной средой (сеткой, скелетом) является растворяемое вещество полимера, а прерывно распределенными оказываются молекулы растворителя. Такое своеобразное строение студней обусловливает появление в них и ряда особенных физических и механических свойств, на которых мы остановимся позднее. [c.181]

При переходе в студень частично структурированного золя (достаточно концентрированного раствора полимера) процесс межмолекулярного сцепления коллоидных частиц продолжается вплоть до образования общей, но не компактной, а рыхлой дисперсной структуры В виде единого агрегата—сплошной структурной сетки (более или менее общего жесткого каркаса ). Вследствие лиофильности вещества дисперсной фазы весь объем растворителя (дисперсионной среды) полностью удерживается в таком каркасе, а система в целом не только не расслаивается, как это происходит при коацервации и при лиофобной коагуляции, а становится еще более стойкой во времени и более прочной по отношению к механическим воздействиям. [c.228]

Однако о структурно-механических свойствах адсорбционного слоя можно, очевидно, говорить лишь тогда, когда молекулы стабилизатора типа мылообразных веществ или адсорбирующихся полимеров присутствуют в системе и могут образовывать двухмерный гель или студень. [c.284]

Если к студню высокомолекулярного электролита приложить какую-нибудь нагрузку, го при поочередной ионизации и нейтрализации (моляризации) его молекул студень способен производить механическую работу. Таким образом, студень может служить не чем иным, как механо-химической машиной. Сетка из молекул высокомолекулярного электролита, подобно хорошо известным тепловым машинам, может производить работу, превращая химическую энергию в механическую, причем это может происходить при постоянной температуре. Работа мускулов живого организма тесно связана с механо-химическими процессами именно ими объясняется способность человека производить работу. [c.472]

Особый интерес представляют стабилизированные высокополи-мерами концентрированные суспензии. В таких суспензиях, как и в растворах высокомолекулярных веществ, происходит процесс структурообразования, т. е. образования структурных сеток, захватывающих большие объемы жидкости. Структуроабразование проявляется в резком увеличении вязкости системы. П. А. Ребиндер с сотрудниками показал, что в этих случаях стабилизатор — защитный полимер — образует на поверхности частиц суспензии механически прочные поверхностные студнеобразные пленки, получившие название двухмерных студней. При достаточной концентрации суспензий и стабилизатора такие пленки могут объединяться в единый каркас-сетку, захватывать большое количество дисперсионной среды и переходить в студень. В структурированных суспензиях обнаруживается явление тиксотропии и синерезиса ( 161), например в суспензиях бентонита и др. [c.344]

Примером системы, образовавшейся в результате конденсационно-кристаллизационной структуры, может служить студень кремневой кислоты. Анионы кремния 510з соединяются между собой через атомы кислорода и могут образовать длинные цепи ( 27). Между цепями могут возникать поперечные связи (кислородные мостики) и в конечном счете пространственная решетка силиката. Разрушение конденсационно-кристаллизационной структуры сопровождается необратимыми изменениями, т. е. после механического разрушения обломки каркаса не могут вступать в прочные контакты, которые приводили бы к восстановлению структуры. [c.369]

Значительно сложнее дело обстоит со вкусом. Широко распространенное мнение о том, что вкус является результатом смешения четырех ощущений, а именно кислого, сладкого, горького и соленого, не может быть признано правильным. Не менее важными являются структура и физико-химические, прежде всего механические свойства, во многом влияющие на общий комплекс ощущений, называемый вкусом. Действительно, комбинируя в разных соотношениях четыре вещества, обладаюпщх упомянутыми качествам, например уксусную кислоту, сахар, хинин и поваренную соль, можно получить весьма различные вкусовые ощущения. Однако при одном и том же количестве и соотношении этих четырех веществ можно значительно изменять вкус, создавая различные структуры и изменяя механические свойства пищи. Так, например, бульон и полученный из него студень различаются лишь механическими свойствами, но существенно отличаются но вкусу. Хорошо известно влияние величины размера пор хлеба на вкусовые ошущения, а также роль упругости хлебного мякиша и других его механических свойств. Можно напомнить и о влиянии структуры мороженого на его вкус, различие во вкусе сливок обычных и взбитых, ощутимое изменение вкуса слоеного торта после его тщательной гомогенизации и многие другие известные примеры. [c.311]

Получение коллоидных растворов (золей) путем диспергирования осуществляется механическим измельчением твердого вещества в ступке или при помощи коллоидной /мельницы в присутствии стабилизатора, а также пептиза-цией. Пептизацией называется процесс получения золей из студней или рыхлых осадков при действии на них некоторых веществ, способных хорошо адсорбироваться на поверхности коллоидных частиц и таким путем сообщать им способность перехода в золь. При пептизации происходит не изменение степени дисперсности частиц, образующих студень или осадок, а только их разъединение. [c.208]

Качество (растворяющая способность) ухудшается при понижении температуры в системах с ВКТР или при добавлении нерастворяющей низкомолекулярной жидкости или электролита. Образование студня (геля) представляет собой незавершенный процесс разделения раствора на две фазы при изменении условий, в котором вторая фаза по кинетическим причинам (большая вязкость) не может достичь равновесного состояния и застывает в виде сетки полимера. Обратимость означает, что студень можно расплавить при повышении температуры или изотермически разрушить при его деформировании, но он восстановится при возврате к начальным условиям (температура, отсутствие механических напряжений). Однако студни не являются термодинамически равновесными системами, как гели — коагулящюнные структуры гетерогенных коллоидов. [c.822]

В заключение следует сделать одно замечание относительно изменения свойств системы, в которой совср-шается переход от аморфного равновесия к кристаллическому. При распаде раствора на две фазы первоначально образуется студень, обладающий свойственными ему характеристиками высокой обратимой деформацией и достаточно высокой механической прочностью. По мере кристаллизации полимера в фазе //, определяющей механические свойства студня, ироисходит постепенное превращение упругого студня в относительно легко, деформируемую пластическую пасту, которая разрушается под действием даже слабых внешних нагрузок. На [c.117]

С развиваемых позиций, выше ВКТС студень не может существовать, но может существовать концентрированный стеклообразный раствор или гель. Ниже ВКТС, при определенных соотношениях температуры и Х2 может возникнуть студень, т. е. двухкомпонентная сетчатая фаза. По механическим (и вообще реологическим) свойствам он может быть аналогичен концентрированному раствору в другой области температур и но способен плавиться. Нерастворимость студней (в изотермических условиях) также легко объясняется при рассмотрении фазовой диаграммы нужно попросту прибавить такое количество растворителя, чтобы х системы оказался слева от бинодали. Однако истинную сложность в рассмотрение этого [c.104]

Весьма примечательно и то обстоятельство, что при наложении внешних механических нагрузок синеретическое отделение жидкости увеличивается, как будет ио-казано в последующих главах на примере целлюлозных студией при формовании искусственных волокон. Такого явления не должно было бы наблюдаться, если бы студень представлял собой однофазную систему и растворитель удерживался в студне за счет молекулярного взаимодействия с полимером. [c.191]

Действительно, для студней с малой суммарной концентрацией полимера толщина стенок остова очень мала и внутренние напряжегшя, возникающие в результате разделения фаз, могут привести к локальным разрушениям остова и, следовательно, к слиянию и отделению от студня синеретической жидкости (фазы I). При очень малых суммарных концентрациях студней (значительно ниже 1%) стенки остова вообще не выдерживают даже слабых механических воздействий и вместо студня образуется студенистый осадок. При достаточно большой общей концентрации полимера в студне стенки остова оказываются настолько прочными, что выдерживают значительные внутренние напряжения, позволяя им постепенно релаксировать, и студень не синерезирует. Ориентировочные подсчеты показывают, что такая критическая концентрация полимера должна составлять несколько процентов. [c.171]

Тиксотропия — это протекающее во времени обратимое изменение реологических свойств материала, возникающее в результате внешнего механического воздействия. Впервые явление тик-сотроиии было, по-видимому, отмечено в 1923 г. Шалеком и Жегаври, исследовавшими поведение концентрированных золей трехокиси железа, которые при определенном содержании электролитов постепенно застывали, превращаясь в мягкий пастообразный студень. При встряхивании загустевшая система вновь разжижалась, и этот процесс можно было повторять неограниченное число раз. Термин тиксотропия был предложен Фрейндлихом [111, 112]. Он означает изменяющийся от прикосновения . [c.77]

Студень может быть переведен в состояние золя размешиванием или другими механическими воздействиями. Это называется тиксотропным разрушением студня. В состоянии покоя такой золь вновь желатини-зируется. Образование тиксотроиного геля может быть объяснено возникновением взаимной связи часгнц, образу ющих элементы структуры студня, которая легко разрушается при механическом воздействии. В результате этого студии не текут и не перемещаются под действием силы тяжести, и диспергированные в н]1х частицы не смешиваются и не осаждаются. Однако под действием внешнего усилия, при перепаде давления, такие студни становятся текучими, так как переходят в состояние золой. [c.93]

Более изучена вторая стадия процесса изготовления губчатой резины из латекса—желатинирование латексной пены. Под термином желатинирование в классической коллоидной химии понимается переход раствора высокополимера в студень . Наличие сплошных структур придает такому студню своеобразные свойства—механическую прочность и упругость сдвига. Эти механические свойства определяются химической природой веществ (молекулярные силы сцепления между элементами структуры и взаимодействие их с дисперсной средой) и степенью развития структуры в объеме системы. Механизму образования таких структур может быть приписан коагуляционный характер. Основной причиной образования дисперсных структур с характерной механической прочностью и упругостью сдвига являются силы сцепления, действующие непосредственно между участками поверхностей—в местах наибольшей лиофоб-ности . [c.152]

Другими словами, застудневание представляет собою дальнейший этап в процессе структурирования, сопровождающийся не частичным, а полным захватом всей дисперсионной среды в единую систему—студень. Переходу золя в студень сопутствует довольно резкое изменение механических (реологических) свойств системы полная утрата текучести, как основного свойства жидкостных систем, и приобретение новых твердообразных механических свойств—некоторой жесткости, упругости и механической прочности, т. е., иначе, появление заметного нерелаксирующего (не исчезающего со временем) модуля сдвига. В то же время застудневшие системы сохраняют и пластично-вязкие свойства. [c.225]

Другая причина заключена в самих сольватных оболочках. По взглядам Б. В. Дерягина, сольватные оболочки вследствие ориентированного и потому более плотного расположения в них молекул растворителя приобретают упруго-твердые свойства (обнаруживают заметный людуль сдвига), резко возрастающие с уменьшением толщины этих оболочек. Вследствие этого при повышенных концентрациях, когда сольватные прослойки становятся достаточно тонкими по всей поверхности каркаса, студень в целом приобретает еще большую жесткость и механическую прочность не только за счет коагуляционного (межмолекулярного) взаимодействия частиц в их лиофобных (коагуляционных) центрах, но и за счет появления твердообразных свойств самих прослоек, разделяющих частицы. Такое усиление механических свойств—упругости и прочности—может еще более резко возрасти при добавках некоторых поверхностно-активных веществ, способных адсорбироваться у поверхности раздела, образуемой каркасом. [c.229]

В разбавленных растворах ассоциированные комплексы имеют простую форму, близкую к шарообразной, с чем связана значительная прозрачность этих растворов (почти полная оптическая гомогенность). При концентрировании, а также при понижении температуры в растворе мыла идет не только общий процесс усиления его коллоидной фракции за счет постепенного исчезновения молекулярной и ионной фракций раствора и образование все более крупных мицелл, но и процесс структурирования ашлло-гичный такому же процессу в растворах ВМС отдельные молекулы и их комплексы все более сцепляются друг с другом в сложные ните- или цепеобразные комплексы, располагающися параллельно друг другу, пока из них не образуется общий каркас (общая сетка) и вся система не превратится в студень или твердое мыло (почти целиком нейтральное). В таком виде мыло утрачивает свою прозрачность и приобретает высокие значения струк-турно-механических характеристик. Ультрамикроскопические и рентгенографические исследования показали, что структура такого мыла-студня приближается к кристаллической. [c.269]

Явление тиксотропии наблюдается и в протоплазме. Раздражая иголкой тело малых лимфоцитов, Петтерфи наблюдал быстрое разжижение их протоплазмы, но она вскоре уплотнялась вновь. Чемберс констатировал то же самое при раздражении иголкой тела мелких амеб. В свете тиксотропии становится понятным старое наблюдение Кюне, которому удалось видеть, как вдоль мышечного поперечнополосатого волоконца лягушки продвигалась нематода с такой же легкостью, как в обычной жидкости. Это считалось доказательством жидкого состояния протоплазмы мышечного волокна. Сейчас мы имеем все основания сделать вывод о том, что нематода при своем передвижении, механически воздействуя на тиксотропную субстанцию мускульного волокна, вызывала превращение его в золь, а золь после прохождения через него нематоды струк-туризировался в студень. [c.387]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология