Получение дисперсных систем

Дисперсные системы получают измельчением твердых материалов (при подготовке сырьевых смесей), либо образованием твердой фазы - из жидкой (коагуляционные и конденсированные кристаллизационные структуры), например, при гидратации вяжущих.

При измельчении твердых фаз частицы под воздействием механических усилий (мелющих тел) претерпевают сначала упругую, а затем пластическую деформацию, пока напряжение не превысит предела прочности материала. В результате происходит разделение частиц на более мелкие, разлетающиеся с определенной скоростью. Процесс разрушения кристаллической решетки не совершается мгновенно, протекает ступенчато. Под действием измельчителя в твердом теле сначала возникают поверхностные микротрещины, постепенно разрастающиеся вглубь. Если эти трещины очень малы, то наличие сил сцепления между узлами кристаллической решетки, удалившимися друг от друга на значительное расстояние, приводит к когезии (восстановление формы решетки).

В случае же адсорбции в микротрещины молекул газов или жидкостей вероятность залечивания микротрещины значительно снижается. Испытывая постоянные механические нагрузки, трещина постепенно перекрывается другими трещинами и ведет массу к разделению на более мелкие части. Таким образом, время на разрушение материала в газовой, а тем более в жидкой, среде сокращается, затраты энергии на диспергирование также снижаются. Из-за адсорбции это явление понижения прочности материалов, как следствие облегчения деформации твердых тел, было названо «эффектом Ребиндера». Адсорбция поверхностно-активных веществ (ПАВ) уменьшает поверхностную энергию и при разрушении материалов облегчает образование новых поверхностей. Под влиянием адсорбции ПАВ прочность твердых тел может быть снижена на 50-60 %.

ПАВ должно иметь поверхностное натяжение меньше растворителя и быть сравнительно малой растворимости (не более 8 %), т. к. при хорошей растворимости они стремились бы уйти с поверхности твердого тела в глубь жидкости (рис. 3).

Структура поверхностного слоя жидкости с ПАВ

Рис. 3. Структура поверхностного слоя жидкости с ПАВ: а - чистый растворитель; б - ненасыщенный мономолекулярный слой ПАВ; в - насыщенный мономолекулярный слой ПАВ.

Когда весь поверхностный слой занят молекулами ПАВ (в) поверхностное натяжение (б) растворителя снижается, а на границе раздела фаз Ж-Г молекулы ПАВ правильно ориентированы - своей полярной группой к полярной фазе (воде), а неполярным углеводородным радикалом - к неполярной фазе (например, воздуху), образуя подобие частокола.

Адсорбция газов и паров на поверхности твердых тел также происходит в результате уменьшения свободной поверхностной энергии. При помоле сырьевых материалов в технологии вяжущих веществ, при гранулировании порошкообразных смесей, при помоле клинкера и приготовлении строительных растворов ПАВ используют в небольших дозах (0,05-Ю,5 %). Однако и этого количества вполне достаточно, чтобы интенсифицировать процессы механического измельчения твердых тел.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >