Структурно-механічні (реологічні) властивості

До найбільш важливих реологічних характеристик піни відносяться граничне напруження зсуву і в'язкість, оскільки текучість піни - складова частина багатьох процесів при отриманні та застосуванні пін.

Граничне напруга зсуву. ЇЇ часто виражають через жорсткість, яка характеризує здатність піни сприймати певні механічні навантаження, наприклад, тиск вищерозміщеного стовпа піни без деформації, тобто зміни обсягу або форми. Піни мають деяку жорсткість, навіть якщо їх плівки рідкі. Це пояснюється тим, що стан рівноваги відповідає мінімальній поверхневій енергії, а будь-яка деформація збільшує цю енергію, тобто вимагає зовнішньої роботи.

В'язкість піни. В'язкість - це реологічна характеристика, знання якої дозволяє визначати умови перекачування піни по трубах, розтікання пінної маси по поверхні, здатність до вільного стікання з отворів.

Електрична проводимість пін

Електропровідною в піні є тільки рідка фаза, тому питома електропровідність піни N_F - залежить від змісту рідкої фази і її питомої електропровідності N_L:

де п - кратність піни, В - коефіцієнт форми, що залежить від кратності піни і розподілу рідкої фази між каналами і плівками в піні. Експериментально встановлено, що він монотонно збільшується від 1,5 до 3,0 при зростанні кратності піни.

Оптичні властивості пін

Ослаблення світлового потоку, що проходить через шар піни, відбувається в результаті розсіювання світла і поглинання його розчином. Однак у поліедричній частинці піни рідини в загальному обсязі досить мало, тому інтенсивність світлового потоку зменшується практично лише в результаті розсіювання. У такій піні поверхні розподілу фаз відносяться до трьох чітко виражених і різних за оптичними властивостями структурних елементів: плівки, канала Плато і вузлів. Ослаблення світлового потоку визначається відношенням , де I₀ - інтенсивність падаючого світла, I - інтенсивність світла, що пройшло через піну.

Стійкість піни

Піни, як і інші дисперсні системи, є термодинамічно нестійкими системами. Їх утворення супроводжується збільшенням вільної енергії. Надлишкова енергія викликає мимовільні процеси, які ведуть до зменшення дисперсності і руйнування її як дисперсної системи. Мінімальне значення вільної енергії досягається при повному поділі піни на дві суцільні фази: рідина і газ. Плівки піни лопаються, тому що площа отриманих крапель менше площі первісної системи.

Таким чином, піни володіють тільки відносною стійкістю яка поділяється на два види:

· кінетична (седиментаційна) стійкість - здатність системи зберігати незмінним в часі розподіл частинок дисперсної фази в об'ємі системи, тобто здатність системи протистояти силі тяжіння;

· агрегативна стійкість - здатність зберігати незмінними розміри частинок дисперсної фази (дисперсність) і їх індивідуальність.

Фактори, що впливають на стабільність піни

Ці фактори можна розділити на три групи.

1. Фактори, пов'язані з наявністю піноутворювача.

В якості піноутворювачів зазвичай використовуються:

· колоїдні ПАР;

· ВМС.

2. Фактори, пов'язані з властивостями дисперсійного середовища.

Дисперсійне середовище в піні характеризують зазвичай наступними параметрами:

· в'язкістю - чим більше в'язкість, тим стійкіше піна;

· водневим показником рН;

· наявністю в рідині низькомолекулярних електролітів.

3. Фактори, пов'язані із зовнішніми впливами:

· температура;

· випаровування рідини з піни;

· механічний вплив - струс, вітер і т. д.

Механізм стійкості піни

При поясненні відносної стійкості пін зазвичай виходять з трьох чинників:

· кінетичного;

· структурно-механічного;

· термодинамічного.

Кінетичний фактор стійкості помітно проявляється тільки в малостійких пінах; його часто називають ефектом самозалічування або ефектом Марангоні. Суть його полягає в тому, що потоншення плівки внаслідок витікання рідини в плівці відбувається не рівномірно. Окремі ділянки плівки навколо газової бульбашки стають дуже тонкими, розтягуються, це призводить до зменшення концентрації ПАР на їх поверхні і, отже, до збільшення поверхневого натягу. Внаслідок цього розчин з підвищеною концентрацією ПАР з цієї зони низького поверхневого натягу, тобто з ділянок з потовщеною плівкою, спрямовується до стоншених зон.

Швидкість поверхневого перенесення ПАР залежить від:

· значення поверхневого натягу розчину ПАР;

· різниці концентрації в тонкій і потовщій ділянках.

Структурно -механічний фактор стійкості пін пов'язаний із специфічним зміцненням тонких плівок за рахунок гідратації адсорбованих шарів, а також за рахунок підвищення в'язкості міжплівкової рідини.

Термодинамічний фактор стійкості часто називають розклинюючим тиском. Він проявляється в тонких плівках, коли виникає надлишковий тиск, що перешкоджає їх стоншенню під дією зовнішніх сил. Причиною розклинюючого тиску в плівках піни, стабілізованих йоногенними речовинами, є відштовхування подвійних електричних шарів, утворених іонами піноутворювача в розчині близько поверхонь плівок, тобто реалізується електростатична складова розклинюючого тиску.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

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