Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Структуроутворення в висококонцентрованих суспензія





Визначальною характеристикою пасти, незалежно від методу отримання, є наявність у ній структурно - просторового каркаса, утвореного зчепленням міжсобою частинок дисперсної фази. Мінімальна концентрація при якій виникає така структура називають критичною концентрацією структуроутворення.

Можливість утворення структури визначається співвідношенням між відносною силою тяжіння частинки (V(ρ-ρо)g) і силою зчеплення її з сусідніми частками (ΣРк). Чим більше переважають сили зчеплення між сусідніми частинками над силою тяжіння, тим міцніша утворюється структура.

На структурообразование впливають такі основні фактори: агрегативна стійкість розведеної суспензії, з якої отримують пасту (величина Рк); концентрація часток дисперсної фази; розміри частинок дисперсної фази (її дисперсність); форма частинок дисперсної фази.

Властивості паст

Так як пасти - структуровані системи, визначальними є їх структурно-механічні властивості, які характеризуються такими параметрами, як в'язкість, пружність, пластичність. Пасти володіють пружно-в'язко-пластичними властивостями.

Пасти мають коагуляційну структуру, тому їх механічні властивості визначаються, головним чином, механічними властивостями міжчасткових рідких прошарків. Через ці прошарки діють сили тяжіння між частками, що залежать від відстані між ними (товщини прошарків) і зумовлені ван-дер- ваальсові та водневі зв'язки. Міцність контакту коагуляції складає величину порядку 10-10 Н і нижче. Причому, міцність контакту можуть зменшувати сили відштовхування між частинками, що забезпечують агрегативну стійкість суспензії, саме тому структури в агрегативно стійких суспензіях не утворюються або, якщо і утворюються, то дуже неміцні.



Таким чином, механічні властивості паст обумовлюються сукупністю двох основних причин:

1) молекулярним зчепленням частинок дисперсної фази один з одним в місцях контакту, там де товщина прошарків дисперсійного середовища між ними мінімальна. У граничному випадку можливий повний фазовий контакт. Коагуляційна взаємодія частинок викликає утворення структур з вираженими оборотними пружними властивостями;

2) наявністю найтоншої плівки в місцях контакту між частинками.

Коагуляційні структури відрізняються різко вираженою залежністю структурно-механічних властивостей від інтенсивності механічних впливів. Прикладом виключної чутливості структурно-механічних властивостей коагуляційних структур до механічних впливів є залежність рівноважної ефективної в'язкості η (р) від швидкості деформації γ або напруги зсуву Р. Рівень η (р) відповідає цілком певному ступеню руйнування тривимірного структурного каркаса в умовах деформації системи. Діапазон змін η(p) = f(P) може досягати 9-11 десяткових порядків.

Для паст, так само як і для любої коагуляційної структури, характерні наступні властивості: невисока механічна міцність, тиксотропія, синерезис, повзучість, пластичність, набухання.

Розглянемо найбільш типові з цих властивостей стосовно паст.

Тиксотропія. Відновлення структури зазвичай контролюється по збільшенню в'язкості системи, тому явище тиксотропії можна визначити як зменшення в'язкості системи в часі при накладенні навантаження і поступовому зростанню в'язкості після зняття навантаження. Чим повільніше відновлюється структура (в'язкість) після зняття навантаження або чим повільніше вона руйнується (зменшується в'язкість) при даній напрузі зсуву, тим сильніше виражене явище тиксотропії.

Тиксотропія пасти має велике практичне значення.

Синерезис. Обумовлений синерезис, наростанням числа і міцності контактів між частинками в часі, а в деяких випадках - появою кристалізаційних містків, що з'єднують частинки. Такий процес зрощення часток може, у крайніх випадках, призвести до утворення монолітних суцільних тіл. Іншими словами, в результаті синерезиса коагуляційна структура пасти може мимоволі перейти в конденсаційно-кристаллизационную з «вижиманням» рідини. Синерезису сприяють всі фактори, що сприяють коагуляції, а саме: збільшення концентрації індиферентного електроліту, підвищення температури, введення в систему десольватуючих агентів і т. д.

На практиці перетворення пасти (коагуляционная структура) в монолітне тверде тіло (конденсаційно-кристалізаційна структура) провокується і прискорюється шляхом висушування, пресування і спікання пасти. Наприклад, випал гончарних виробів.

Але синерезис грає і негативну роль, коли при зберіганні ущільнюється структура, що призводить до погіршення якості продукту або навіть до його повної непридатності. Так, при тривалому зберіганні зубної пасти в результаті синерезиса утворюються грудки з виділенням рідини, що робить зубну пасту непридатною до вживання. Аналогічний процес відбувається при зберіганні кремпудри.

Набухання. Якщо в пастах частинки зв'язані досить міцно, то пасти набухають порівняно незначно. Якщо зв'язки слабкі, то в такій пасті структура руйнується і система переходить в розбавлену суспензію (уже безструктурну систему). Якщо паста має дуже міцну структуру (тобто зв'язку між частинками дуже міцні), то поглинання дисперсійного середовища призводить до пластифікації, тобто до різкого зниження міцності, яке супроводжується, однак, зростанням пластичних властивостей пасти.

Седиментаційна стійкість паст

Пасти, на відміну від розбавлених суспензій, є седиментаційно стійкими системами, тобто вони зберігають незмінним в часі розподіл частинок за об'ємом системи, здатні протистояти силі тяжіння.

Агрегативна стійкість паст

Поняття «агрегативна стійкість» стосовно до паст істотно відрізняється від цього поняття стосовно розведених суспензій.

Для розбавлених суспензій (безструктурні системи) існує тільки два чітко виражених стана: агрегативностійкі і агрегативнонестійкі, а в пастах можливо безліч проміжних станів, пов'язаних з ослабленням або посиленням зв'язків в структурній сітці. Крайніми будуть, з одного боку, стан, що відповідає утворенню і максимальному зміцненню просторової структури сітки з іншого боку - стан граничного руйнування структури.

Пасти часто отримують концентруванням розбавлених суспензій, які втратили свою агрегатівную стійкість, тобто утворення і зміцнення структури паст - це результат відсутності агрегативной стійкості в розбавлених суспензіях.

Таким чином, в пастах, в класичному розумінні слова , агрегативна стійкість спочатку відсутня. Однак цей термін для паст використовують, щоб оцінити здатність останніх зберігати незмінною в часі свою просторову структуру.

Як стабілізатори паст застосовують:

1) аніонні колоїдні ПАР;

2) неіоногенні колоїдні ПАР;

3) поверхнево-активні полімери.

При використанні таких стабілізаторів реалізуються, в першу чергу, адсорбційно-сольватний і структурно-механічний фактори стійкості.

Руйнування паст

Руйнування просторових структур в пастах - достатньо складний процес, що характеризується тим, що в міру збільшення ступеня руйнування істотно змінюється і сам механізм розпаду структури.

Можна виділити три основні етапи руйнування структури:

· руйнування суцільної структурної сітки, що супроводжується розпадом структури на окремі, достатньо крупні агрегати;

· руйнування агрегатів, що супроводжується зменшенням їх розміру і збільшенням їх числа, вивільненням з агрегатів і збільшенням числа окремих частинок, утворенням нових агрегатів;

· граничне руйнування структури при повній відсутності агрегатів з частинок.

Чітка межа між цими етапами відсутня, тобто перехід з одного стану структури в інше в міру поступового збільшення інтенсивності зовнішніх впливів, що руйнують структуру, відбувається поступово. Проте кожен з цих етапів специфічний.

Для руйнування структури використовуються наступні впливи: механічне помішування; вібрація, ефективнішою є полічастотна вібрація з частотою від 10 Гц до 10 кГц; ультразвук; нагрівання; електричні та магнітні поля; зміна природи поверхні твердих.

Застосування суспензій

Області поширення суспензій - це вся наша планета Земля, і це жодною мірою не перебільшення, так як суспензиями є земля і грунти при достатньому вмісті вологи; вода природних і штучних водойм (річок, озер, морів, океанів, ставків, водосховищ). Вся тверда їжа тварин, в тому числі і людини, засвоюється у вигляді суспензій, які вони починають готувати вже в момент пережовування.

Будь-яка галузь промисловості і сільського господарства в тій чи іншій мірі використовує суспензії. Відзначимо деякі з них.

Насамперед зазначимо, що багато харчових продуктів є суспензіями: плодово-ягідні соки, різноманітні пасти (томатна, шоколадна, шоколадно-горіхова і т. д.), соуси і кетчупи, готова гірчиця та інші. Але ще більш важливим є те, що практично будь-яке харчове виробництво на тій чи іншій стадії пов'язане з утворенням, переробкою або руйнуванням суспензій. Цукрова промисловість - отримання та очищення дифузного соку цукрових буряків, який є суспензією. Олійно-жирова промисловість - адсорбційне рафінування рослинної олії, засноване на використанні як адсорбенту суспензії бентонітових глин. Молочна промисловість - суспензії утворюються у виробництві казеїну, отриманні та переробки сиру, асортимент виробів з якого досить великий. М'ясна промисловість - виробництво м'ясних фаршів, різних ковбас, паштетів пов'язано з приготуванням і переробкою висококонцентрованих суспензій (паст) і т.д.

У хімічній промисловості суспензії є об'єктами виробничих процесів при отриманні добрив, каталізаторів, барвників і т. д. У сучасній хімічній технології набуває поширення суспензійна полімеризація. Багато лікарські та косметичних засобів використовуються у вигляді суспензій. Кожен день ми починаємо і закінчуємо із зубною пастою в руках. А зубна паста - це висококонцентрована суспензія частинок карбонату.

Лекція 2. Дисперсний аналіз

(2 год)

Дисперсійний аналіз проводиться з метою визначення розміру, форми і концентрації частинок дисперсної фази.

Дисперсійний аналіз - це сукупність методів вимірювання розмірів частинок і їх концентрації.

При дисперсійному аналізі визначають також дисперсність Д і питому поверхню Sуд.









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2019 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.