Эластичность коагуляционных структур

По классификации П. А. Ребиндера гели делят на I) коагуляционные структуры и 2) конденсационно-кристаллизационные структуры. Коагуляционные структуры характеризуются небольшой прочностью. Между частицами дисперсной фазы в этих системах обычно сохраняются прослойки дисперсионной среды, благодаря чему проявляется некоторая пластичность или даже эластичность. Чем тоньше прослойки среды, тем больше механическая прочность структуры, но и больше ее хрупкость. [c.475]

Наиболее эффективно участвующей в образовании структурного каркаса и переводящей систему во второй структурно-механический тип оказалась добавка 10% минералов. Увеличение количества высокодисперсных добавок пластифицирует систему, делает ее более эластичной (коагуляционная структура переходит в область пятого структурно-механического типа) и в то же время нивелирует свойства с различными комбинациями добавок. [c.147]

В процессе агрегирования частицы гидрослюды приобретают более четкие очертания и образуют коагуляционные структуры с пониженными структурно-механическими характеристиками. Уменьшение медленных эластических деформаций и эластичности коагуляционной структуры при 15-минутной обработке ультразвуком связано с резким повышением модуля эластичности Е2 за счет утончения гидратных оболочек. [c.196]

Описанная структура полимера ведет себя подобно коагуляционной структуре. Сходство в поведении этих структур заключается в том, что для них характерны химические связи внутри частиц и на порядок меньше межчастичные взаимодействия. С увеличением полярности макромолекул уменьшается их гибкость, а для межмолекулярных взаимодействий становятся характерными все три типа сил Ван-дер-Ваальса. Наличие таких функциональных групп, как 0Н, —СООН, —ЫНг, обусловливает возникновение более прочных водородных связей. С ростом межмолекулярного притяжения полимер превращается в более твердое, менее эластичное и даже хрупкое вещество, теряющее плавкость и растворимость. Полимеры с химическими связями между макромолекулам (пространственные) нерастворимы и неплавки при нагревании. По свойствам они соответствуют конденсационным структурам. [c.391]

При структурировании дисперсные частицы либо непосредственно контактируют друг с другом, вытесняя полностью дисперсионную среду из места контакта и образуя наиболее прочную структуру, в то же время отличающуюся хрупкостью, либо разделены тонкой жидкостной прослойкой, придающей структуре пластичность или эластичность. При увеличении толщины этой прослойки и, как следствие, увеличении расстояния между частицами дисперсной фазы и ослаблении молекулярных сил их взаимодействия прочность структуры снижается, а по достижении некоторого значения она может быть разрушена уже слабыми физическими, например механическими, воздействиями, в частности встряхиванием или перемешиванием. Для многих коагуляционных структур подобное разрушение может быть обратимо, то есть по истечении времени разрушенные структуры восстанавливаются, постепенно приобретая первоначальную прочность. Эта способность разрушенных физическими воздействиями структур самопроизвольно восстанавливаться во времени называется тиксотропией. [c.30]

Системы с коагуляционными структурами обладают, как правило, небольшой прочностью, известной пластичностью, а также некоторой эластичностью. Эластические свойства коагуляционных структур, согласно П. А. Ребиндеру, можно объяснить изменением энтропии системы в результате переориентации образующих систему структурных элементов, сопутствующей изменению ее формы. Такими структурными элементами служат отдельные коллоидные частицы (в отличие от высокомолекулярных соединений где эластическая деформация связана с изменением взаимной ориентации звеньев молекулярных цепей). Системы с коагуляционными структурами проявляют также ползучесть, т. е. способность при течении к медленному развитию значительных остаточных деформаций практически без заметного разрушения пространственной сетки. Ползучесть системы определяется высокой, хотя и вполне доступной измерению вязкостью в области весьма малых скоростей течения. Только при больших скоростях течения в таких системах происходит значительное разрушение структуры, так как связи мекду частицами не успевают восстанавливаться и скорость разрушения становится больше скорости восстановления. [c.320]

Структуры с таким характером связей между частицами не могут проявлять тиксотропии, пластичности и эластичности, а должны, наоборот, проявлять. упруго-хрупкие свойства. Прочность их обычно значительно выше прочности коагуляционных структур. Совершенно очевидно, что системы с такого рода [c.321]

По упруго-пластично-вязким константам для точек изгиба кривых i, Е , Рк,, 111 = / (О были рассчитаны структурно-механические характеристики, значения которых приведены в табл. 17. В таблице приведены также значения условного модуля деформации, характеризующего суммарную величину энергии связи структур суспензии. Из таблицы следует, что водные дисперсии глинистых минералов, образующих устойчивые коагуляционные структуры,- отличаются низкой эластичностью %. < 0,600, сравнительно малой статической пластичностью и большим периодом истинной релаксации. [c.243]

Полимерцементные материалы относятся к композиционным вяжущим, получаемым на основе неорганической составляющей (портландцемент, глиноземистый цемент, гипс и др.) в сочетании с органическим компонентом [20]. В качестве органического компонента используются водорастворимые материалы (эпоксидные, карбамидные и фура-новые смолы, производные целлюлозы и др.) и водные дисперсии полимеров (поливинилацетат, латексы, эмульсии кремнийорганических полимеров). Применяются также мономерные и олигомерные соединения, которые полимеризуются при гидратации вяжущего материала под действием отвер-дителей и инициаторов, температуры, рН-среды и т. п. Полимерный компонент вводится либо в воду затворения, а затем используется при приготовлении растворной или бетонной смеси, либо вводится в виде порошкообразного компонента в состав сухой смеси на основе вяжущего вещества, а затем при затворении растворной или бетонной смеси водой диспергируется в водной среде, а при твердении растворов полимеризуется [10]. Свойства получаемых материалов зависят от многих факторов вида и качества цемента, вида полимера, полимерцемент-ного отношения (П/Ц), водоцементного отношения (В/Ц) и др. Полимерцементное отношение определяется как отношение массовой доли полимера (в расчете на сухое вещество) и цемента в композиционном вяжущем. Для полимерцементных материалов характерно отношение П/Ц > 0,2-0,4, когда полимерная фаза образует в цементном камне органическую структуру. При П/Ц = 0,2-0,25 кристаллизационно-коагуляционная структура цементного камня в местах дефектов (полы, трещины) укрепляется полимерной составляющей, что и обусловливает формирование более прочной и эластичной структуры. При П/Ц > 0,25 полимер образует непрерывную полимерную сетку. В полимерцементных композициях не наблюдается взаимодействие между органической и неорганической фазами [20]. Органические фазы взаимодействуют с гид-ратными фазами только за счет ионных и водородных связей и сил Ван-дер-Ваальса. В присутствии полимерных добавок изменяется кинетика гидратации портландцемента, причем с ростом П/Ц наблюдается замедление скорости взаимодействия цемента с водой. [c.295]

При снятии напряжения система возвращается в исходное состояние с уменьшающейся скоростью. Этот процесс замедленной обратимой деформации называется упругим последействием и способность к нему представляет собой свойство эластичности (в отличие от упругости, для которой характерны мгновенные деформации, возникающие и спадающие со скоростью звука). Упругое последействие, характерное для коагуляционных структур связано, как показал Щукин, с взаимной ориентацией анизометричных частиц в направлении сдвига. Быстрая высокоэластическая деформация (т 10 2—10 с) обусловлена поворотом частиц вокруг коагуляционных контактов, медленная (т порядка минут)—пере--мещением этих узлов вдоль поверхности одной из частиц. Эти деформации, в отличие от упругих, имеют энтропийный характер. Ориентация частиц (Д5 < 0) сменяется после разгрузки самопроизвольной дезориентацией и эластическая деформация медленно спадает до нуля в процессе возрастания энтропии (Д5 > 0 Af —TAS < 0). [c.277]

Зависимость 7 от t представлена графически на рис, XIV.6, б. Кривая постепенно приближается к предельной величине упругой деформации (t/G). При снятии напряжения система возвращается в исходное состояние с уменьшающейся скоростью. Этот процесс замедленной обратимой деформации, характерный для упруговязких твердых тел, называется упругим последействием, и способность к нему представляет собой свойство эластичности (в отличие от упругости, для которой характерны мгновенные деформации, возникающие и спадающие со скоростью звука). Упругое последействие, характерное для коагуляционных структур, связано, как показал Щукин, с взаимной ориентацией анизометричных частиц в направлении сдвига. Быстрая высокоэластическая деформация t X. 10 —10 с) обусловлена поворотом частиц вокруг коагуляционных контактов, медленная t порядка минут)—перемещением этих узлов вдоль поверхности одной из частиц. Изменения свободной энергии системы, связанные с этими деформациями, в отличие от упругих, имеют энтропийный характер. Ориентация частиц (AS < 0) сменяется после разгрузки самопроизвольной дезориентацией, и эластическая деформация медленно спадает до нуля в процессе возрастания энтропии (Д5 > 0 AF K—TAS< 0). [c.298]

Все эти изменения являются результатом возникновения контактов между двумя глинистыми минералами, наглядно демонстрируя основную закономерность образования их коагуляционных структур, которая может быть сформулирована следующим образом. При соударениях глинистых частичек в пространственный каркас силами Ван-дер-Ваальса — Лондона связываются наиболее эффективные в данных условиях контактные участки, т. е. происходит избирательное образование контактов. Ими могут быть наиболее прочные контакты типов угол — угол, ребро — ребро и их производные, максимально вытесняющие водную прослойку из зазора, если устойчивость суспензии зависит от прочности ее структуры, или наиболее эластичные, когда силы взаимодействия связывают между собой плоскости и грани кристалликов через более толстые гидратные оболочки, если устойчивость суспензии определяется ее эластическими свойствами. [c.25]

В коагуляционной структуре монтмориллонита ультразвуковые колебания прежде всего вызывают кавитационный разрыв связей между дисперсной фазой и дисперсионной средой. Происходит более равномерное распределение частиц в объеме и образование более совершенных гидратных оболочек. На это указывает рост медленных эластичных деформаций (рис. 9). [c.28]

При дальнейшей обработке суспензий начинается процесс укрупнения частиц. Разрушенные частицы с весьма большой поверхностной энергией при соударении достраивают кристаллическую решетку, приобретая более четкие, по сравнению с первичными частицами, очертания, т. е. происходит совершенствование кристаллической структуры минерала. Оно сопровождается сперва быстрым, а затем более медленным уменьшением эластических деформаций и ростом пластических. Образующаяся в этот период третья коагуляционная структура максимально устойчива к действию ультразвука. По сравнению с начальной структурой она обладает повышенными прочностью и эластичностью. [c.28]

Таким образом, изменения коагуляционных структур водных дисперсий глинистых минералов, происходящие под действием ультразвуковых колебаний (разрушение первичных агрегатов дисперсной фазы и постепенное образование новых более устойчивых к ультразвуковым воздействиям), полностью подтверждают основную закономерность образования коагуляционных структур дисперсий глинистых минералов. Аналогичен и механизм повышения устойчивости дисперсий — образование наиболее прочных или эластичных пространственных решеток. [c.29]

В зоне ГД участка ГЕ в результате образования жидких и твердых агрегатированных частиц, увеличения отношения ф/ д.с и снижения отношения Н С получается вследствие расслоения вязкая пластичная и эластичная масса, в которой частицы еще не соединены друг с другом. При охлаждении такой системы между частицами возникают физические связи, образуется коагуляционная структура (как в зоне АБ). Свойства таких промежуточных структур зависят от состава и соотношения Уд.ф/1 д.с,, что сказывается в первую очередь на структурно-механической прочности (например, температуре размягчения) НДС. Такие [c.39]

Как следует из вышеизложенного, битумы 1 типа при низких температурах могут находиться в двух состояниях эластичном и упруго-хрупком, В эластичном состоянии еще сохраняется коагуляционная структура материала, в упруго-хрупком структура битумов [c.94]

Характеристику структур корок расширяют исследования их упругости. Типичная кинетика упругих деформаций корки той же суспензии, приведенная на рис. 60, позволяет получить ряд рассмотренных в главе V параметров — условно-мгновенный, эластический и равновесный модули упругости Са и С), коэффициент эластичности (Аэ), выражающий жесткость связей коагуляционных структур, [c.286]

Весьма интересные данные найдены по структурообразованию глинистых минералов в органических средах. Тепловые эффекты смачивания каприловой кислотой монтмориллонита составляют 5,45, а для палыгорскита — 45,67 Дж/г. Такая большая разница в значениях не может быть отнесена только за счет различной удельной поверхности исследуемых слоистых силикатов. При смачивании монтмориллонита и палыгорскита водой и другими жидкостями (соответственно вода — 106,96 87,13 пропиловый спирт — 75,42 72,49 дециловый спирт — 48,92 54,47 бутилацетат — 56,31 75,09 Дж/г) этого не наблюдается. Поэтому можно полагать, что при адсорбции каприловой кислоты на поверхности монтмориллонита происходит диссоциация ее димерных молекул, сопровождающаяся поглощением тепла. Коагуляционные структуры палыгорскита (А, = 0,62 Пд = 4,5 10 с 01 = 1400 с), формирующиеся в каприловой кислоте, в отличие от монтмориллонита (к = 0,58, Пд = 14,0-10 с 01 = 860 с) характеризуются большими значениями медленной эластично( ги, высокими величинами периода истинной релаксации и меньшими — статической пластичности. [c.234]

При разработке общей теории управления механическими свойствами коагуляционных структур глинистых минералов путем изменения их лиофильности были рассмотрены также вопросы получения дисперсных структур с заданными механическими свойствами при шихтовании глинистых минералов различных кристаллических типов каолинит (структурный мотив 1 1), монтмориллонит и гидрослюда (структурный мотив 2 1) и палыгорскит слоисто-ленточной структуры. Исследования показали, что наиболее устойчивые коагуляционные структуры образуются в смесях палыгорскита и гидрослюды при соотношении компонентов 1 1. Такая система характеризуется минимальными эластичностью и статической пластичностью и максимальным периодом истинной релаксации. [c.7]

С увеличением до некоторого предела интенсивности и длительности озвучивания коагулирующее действие ультразвука усиливается, но затем может произойти диспергирование образовавшихся агрегатов [105—107]. Согласно наблюдениям Круглиц-кого и др. [108], при ультраозвучивании водных суспензий каолинита в течение одной минуты происходит разрыв связей между дисперсной фазой и дисперсионной средой и разрушение первичных агрегатов суспензий. Затем начинается образование более компактных и прочных агрегатов, которые после нескольких минут озвучивания также разрушаются. Возникает эластичная коагуляционная структура с упорядоченным строением сетки. По данным Лычникова и др. [109], максимальный коагуляционный эффект действия ультразвука па суспензию иллитовой глины наблюдается при определенном соотношении размеров частиц и длины волны и может быть объяснен увеличением вероятности взаимодействия частиц в первичном энергетическом минимуме. [c.122]

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]

Для систем с коагуляционными структурами характерен си-нерезис — самопроизвольное уменьшение размеров геля с выделением из него дисперсионной среды. Причиной синерезиса является постепенное увеличение числа контактов между частицами, образующими гель. Этот процесс термодинамически выгоден и возможен вследствие теплового движения. Ему способствуют все факторы, способствующие коагуляции. Созревание сыра (сыр со слезой ), черствение хлеба, отмокание — вот примеры процесса синерезиса в студнях. Синерезис происходит и в живых клетках — мясо старых животных твердо и жилисто вследствие синерезиса белковых гелей. Продукт синерезиса — синергетический сгусток обычно сохраняет форму исходного геля, изменяются только его размеры. Эластичные гели (студни) способны набухать, поглощая растворитель таким образом, в этих системах процесс синерезиса обратим. [c.434]

В ряде смесей (К + М, К П, К + Г и М + Г) происходит увеличение эластичности и пластичности суспензий. В других случаях (смеси М + П и П + Г) возрастает период истинной релаксации и коэффициент устойчивости. Все эти особенности образования коагуляционных структур в суспензиях биминеральных смесей глинистых минералов, определяемые возможностью возникновения контактов определенных типов, наиболее эффективных в условиях существования суспензий, и их распределением в объеме системы, т. е. схемой построения пространственного каркаса суспензии, яв-Рис. 8. Диаграмма развития дефор- ляются наглядным подтверждени-маций в суспензиях минералов Чер- сформулированной ВЫШе зако-касского месторождения 1 г [c.26]

Большое значение для буровых растворов имеют коагуляционные структуры, которые по прочности могут приближаться к конденсационным, но отличаются от них обратимостью. Псевдоконденса-ционной структурой обладают сухая глина, размокшие, но еще не перешедшие в раствор выбуренные обломки, глинистые породы, слагающие стенки скважины, в том числе увлажненные отфильтро-вавшейся жидкостью и т. п. Переход к псевдоконденсационным структурам вызван концентрированием суспензии (например, путем добавок глины или удаления дисперсионной среды — фильтрованием, высушиванием и т. и.). Внешне это выглядит как загустевание и сопровождается упрочнением коагуляционных структур. Постепенно при этом утрачиваются тиксотропные свойства. Само понятие тиксо-тронии в подобных высококонцентрированных системах теряет смысл иЗ За немедленного восстановления структуры, практически параллельно с ее разрушением. По мере повышения концентрации теряются эластичность вследствие стеснения пространственной ориентировки и пластичность из-за потери подвижности. В какой-то мере эти изменения передаются известными эмпирическими критериями Аттерберга. Наибольшая прочность структур достигается при высушивании, когда контакты между частицами становятся непосред- [c.86]

ГЕЛИ (от лат. зе1о - застываю), 1) в коллоидной химии Г.-дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой, в к-рых частицы дисперсной фазы образуют пространств, структурную сетку. Представляют собой твердообразные ( студенистые ) тела, способные сохранять форму, обладающие упругостью (эластичностью) и пластичностью. Типичные Г. имеют коагуляционную структуру, т.е. частицы дисперсной фазы соединены в местах контакта силами межмол. взаимодействия непосредственно или через тонкую прослойку дисперсионной среды. Для них характерна тиксотропия, т.е. способность в изотермич. условиях самопроизвольно восстанавливать свою структуру после мех. разрушения. Такие Г. образуются, напр., при коагуляции золей (к о а гели), понижении т-ры или концентрировании мицеллярных р-ров мыл, выделении новой дисперсной фазы из пересыщ. р-ров (л и о гели). Г. могут возникать в виде рыхлых осадков либо образуют структурную сетку во всем объеме первоначально жидкой системы без нарушения ее макрооднородности. Г. с водной дисперсионной средой наз. гидрогелями, с углеводородной - о р г а н о-гелями. [c.513]

С этими особенностями коагуляционных структур связано и еще одно их замечательное свойство — способность к замедленной упругости, ярко выраженному упругому последействию, аналогичному каучукообразной высокоэластичности. У эластомеров высоко-эластичность, как это хорошо известно, связана с гибкостью макромолекул, с изотермическим уменьшением энтропии при выпрямлении длинной гибкой цепи молекулы и, наоборот, с увеличением энтропии при спонтанном свертывании макромолекул в клубок. Для коагуляционных же структур сдвиговая высокоэластичность наблюдается, как это установлено реологическими исследованиями, даже для совершенно жестких частиц дисперсной фазы, образующих пространственную сетку. Как показали Щукин и Ребиндер [3111, при анализе экспериментальных данных Серб-Сербиной и Федотовой [312] высокоэластическое последействие в коагуляционных структурах связано с взаимной ориентацией анизометричных [c.137]

Водные дисперсии глинистых минералов являются коагуляционными структурами с весьма совершенной тиксотропией. Многочисленные исследования механических свойств глинистых минералов показали [1, 19—28], что процессы развития деформаций во времени Ё = / (т ) при постоянном напряжении сдвига Р хорошо описываются уравнением для последовательно соединенных моделей Максвелла — Шведова и Кельвина. Опи характеризуются модулями быстрой El и медленной Е эластических деформаций, условным статическим пределом текучести Р и наибольшей пластической (шведовской) вязкостью Til [22]. Вычисляемые из этих констант структурно-механические характеристики — эластичность А,, пластичность по Воларовичу PjiJf i и период истинной релаксации 0i— являются критерием для оценки технологических свойств различных технических дисперсий. Авторами статьи, например, установлены соответствующие структурно-механические критерии для керамических масс и буровых глинистых растворов [23—26]. [c.190]

Коагуляционные структуры концентрированных дисперсий глухо-вецкого каолинита отличаются низкими прочностью, эластичностью и пластичностью, высоким процентом развития быстрых эластических деформаций (1 . [c.152]

Увеличение количества монтмориллонита до 15% мало сказывается на изменении свойств коагуляционных структур. Имеет место лйшь некоторое понижение модуля быстрой эластической деформации, эластичности и периода истинной релаксации. Остальные структурно-механические константы и характеристики или совсем не изменяются или изменяются в очень малых пределах. [c.154]

Данные структурно-механического анализа органосуспензий приведены в табл. 3—5. Исследования выполнены на приборе Вейлера — Ребиндера (21. Как видно из данных табл. 3, монтмориллонит образует в спиртовых средах (при концентрациях, близких к критическим) агрегативно-устойчивые дисперсии с хорошо выраженными упруго-пластично-вязкими свойствами. Сравнивая изменение структурно-механических показателей суспензий при критических концентрациях монтмориллонита видно, что они довольно близки между собой. Спиртовые дисперсии монтмориллонита (по сравнению с водными) характеризуются невысокими значениями при критических концентрациях модулей быстрой и медленной эластической Е деформаций, равновесного модуля Е, условного статического предела текучести Рк , наибольшей пластической вязкости статической пластичности Р, и медленной эластичности Х. Увеличение значений периода истинной релаксации 01 и коэффициента устойчивости коагуляционных структур Ку при переходе от гептилового спирта к дециловому и от этиленгликоля к глицерину свидетельствует о повышении устойчиюсти минерала в этих средах. А повышение величины условного модуля деформации Ев., в дисперсиях с ростом молекулярного Е еса спиртов (от гептилового к дециловому и от этиленгликоля к глицерину) является доказательством более сильного взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой и тиксотропного упрочнения системы при переходе к высшим жирным спиртам. [c.212]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология