Главная --> Справочник терминов


Коаксиальных цилиндров ПВХ типа И при малых значениях Фг также имеет рыхлую структуру, но общая поверхность его частиц на порядок меньше, чем у ПВХ типа I. Агломераты разрушаются на составляющие глобулы уже при вмешивании пасты, которая при наличии относительно большого количества свободного пластификатора обнаруживает течение, близкое к ньютоновскому, но с тенденцией к структурированию, т.е. коагуляционые структуры в такой системе не могут разрушаться Ввиду их отсутствия - они могут лишь образовываться. Поэтому кРивая 2 на рис. 4,12, в свидетельствует о некоторой склонности к Зилатансии. При больших значениях Фт коагуляционные структуры ЧВх типа II в исходной пасте более прочные и при сдвиговых усилиях йРоцесс их разрушения превалирует над процессом вторичного струк-тУрообразования. Поэтому в целом система полимер - пластификатор Севдопластична.

Наиболее эффективная коагуляция достигается при добавлении в устойчивую дисперсную систему электролитов, содержащих ионы с противоположным зарядом, в результате чего также ликвидируется агрегативная устойчивость частиц. В качестве коагулянтов в процессах электролитной коагуляции применяют соли алюминия, железа и их смеси [98]. Для коагуляции сточных вод производств ПВХ наибольшее распространение получил сульфат алюминия Al2(S04h'18H20, способный сам образовывать коагуляционные структуры. Как соль сильной кислоты и слабого основания он в воде подвергается гидролизу, образуя гидроксид:

Детальная разработка вопроса о структурообразовании в присутствии наполнителей была дана в работах Ребиндера и его школы [498—503]. В случае наполнения дисперсными наполнителями по мере увеличения содержания наполнителя или уменьшения размера его частиц непрерывно усиливается роль поверхностных явлений на границе раздела фаз, так как все большая часть вещества переходит в1 состояние межфазного поверхностного слоя с особыми свойствами. Это — двумерное, или поверхностное состояние, активированное избытком свободной поверхностной энергии [503]. Все основные свойства дисперсных систем, как и взаимодействия соприкасающихся фаз, определяются молекулярно-поверхностными явлениями. Исследования дисперсных систем, содержащих наполнители, в том числе полимерных систем [504], позволили сформулировать ряд представлений о характере взаимодействия частиц наполнителя друг с другом и с дисперсионной средой — молекулами полимера, а следовательно, и о механизме действия активных наполнителей. Изучение процессов структурообразования на модельных системах, в частности на концентрированных суспензиях сажи в неполярной углеводородной среде [505—507], показали, что пространственные коагуляционные структуры в суспензиях

Рассматриваемые коагуляционные структуры наиболее характерны для систем с относительно невысоким объемным заполнением, но с большим числом дисперсных частиц. Они особенно легко возникают, если частицы анизодиаметричны или их поверхность мозаична. Для образования таких структур доля поверхности частиц, занятая лиофобными участками, т. е. коагуляционными центрами, должна быть невелика, ибо в противном случае коагуляция приведет не к развитию рыхлых каркасов структурной сетки, а к созданию компактных агрегатов частиц, что привело бы к резкому уменьшению числа свободных частиц, которых не хватило бы для образования пространственной сетки. Это указывает на важную роль степени дисперсности частиц наполнителя в наполненных системах. Именно с коагуляционным структурообразованием Ребин-дер связывал усиливающее действие активных наполнителей. Если объемная концентрация наполнителя достаточно велика, то полимер, адсорбированный в виде пленки на поверхности, сам может образовывать пространственную сетку, пронизывающую весь объем, и для структурирования не будет требоваться возникновения рыхлой коагуляционной структуры из частиц наполнителя. Наоборот, при малых содержаниях наполнителя образование коагуля-цнонной сетки, согласно Ребиндеру, необходимо для упрочнения структуры. Такая сетка, сама по, себе малопрочная, упрочняется вследствие возникновения в ней, как на матрице, пленки упрочненного полимера.

5. КОАГУЛЯЦИОННЫЕ СТРУКТУРЫ

Тиксотропными свойствами, указывающими на наличие структур ко-агуляционнО'ГО типа, обладают все достаточно концентрированные пасты, даже состоящие из вполне изотропных частиц, а также многие высококонцентрированные эмульсии и пены; наличие прочностных свойств у дисперсных систем, состоящих из двух ньютоновских жидкостей или из жидкости и газа, свидетельствует об особых структурно-механических свойствах поверхностных стабилизующих слоев в таких системах. Анизометричные частицы (пластинки, палочки) образуют структуры, обладающие особенно резко выраженными Тиксотропными свойствами. Такие коагуляционные структуры обнаруживают также своеобразную высокоэластичность, проявляющуюся в значительных деформациях упругого последействия, сравнительно медленно развивающихся во времени и характеризуемых модулем порядка 105 дин/см2 [32]. Как показано

Способность коагуляционных структур легко деформироваться и легко восстанавливать прочность широко используется в ряде отраслей промышленности, имеющих дело с процессами формования материалов и изделий из дисперсных систем, как-то: в производстве бумаги, картона, керамики и металлокерамики. Из высококонцентрированных ла-тексов и других дисперсий высокомолекулярных соединений также могут быть получены тиксотропные гетерогенные коагуляционные структуры.

Необратимо разрушающиеся нетиксотропные структуры обладают отчетливо выраженными прочностными свойствами, которые не восстанавливаются самопроизвольно на прежнем уровне после механического разрушения; но в дисперсиях, образовавшихся из обломков, иногда могут самопроизвольно возникать тиксотропные коагуляционные структуры, обладающие, как правило, значительно меньшей прочностью.

Нетиксотропные дисперсные структуры могут быть получены физико-химическим модифицированием соответствующих коагуляционных структур или неструктурированных дисперсий. В некоторых случаях для превращения диснвреной ст^уктуръь-в-^ет^кеотреййую деетато*ню--~у-д~а--~ лить или заменить дисперсионную среду. Например, коагуляционные, тиксотропные структуры бентонитовых глин, образуемые ими с водной дисперсионной средой, после высушивания превращаются в довольно прочные, необратимо разрушающиеся структуры [41]. Повторное увлажнение приводит к восстановлению тиксотропных свойств. Аналогичным ^образом лишаются тиксотропных свойств при высушивании коагуляционные структуры, получаемые из керамических масс. На этой стадии :их можно восстановить увлажнением. Окончательное превращение в структуры срастания осуществляется спеканием при высокой температуре.

«Коагуляцией» можно называть только процессы агрегации коллоидных частиц, связанные с установлением между ними коагуляшюнных контактов. Коагуляции могут подвергаться коллоидные, но не истинные растворы. Можно говорить, например, о коагуляции латексов, но не о коагуляции истинных растворов высокомолекулярных соединений. Неправильное словоупотребление (например, «коагулирующая ванна» в технологии искусственных волокон) иногда допустимо в своеобразном техническом жаргоне, но неизбежно ведет к принципиальным ошибкам в применении таких терминов, как «порог коагуляции», к смешению понятий «коагуляционные структуры» и «конденсационные структуры» и т. д.

Кривая 1 показывает, что в случае суспензий на смесях СаСО3 + + Ре2Оз, т. е. различных по природе частиц с разной плотностью и размерами, наличие максимума обусловлено явлением взаимной коагуляции частиц различных твердых фаз. Это позволяет комбинированием состава сложных твердых фаз изменять коагуляционные структуры осадка и достигать более высоких степеней объемного заполнения твердой фазой при той же суммарной ее концентрации.

метод коаксиальных цилиндров (метод Куэтта);

Увеличение площади поверхности раздела и перераспределение ее элементов, обеспечивающие эффективное смешение, зависят от начальных условий: от исходной ориентации поверхности раздела и исходного расположения ее элементов. При одноосном сдвиговом течении оптимальной является ориентация перпендикулярно направлению сдвига (см. разд. 7.9). Это хорошо видно на примере смесителя, состоящего из коаксиальных цилиндров, изображенного на рис. 11.3. В случае а частицы диспергируемой фазы не пересекают все линии тока и вся поверхность раздела параллельна направлению деформации сдвига. Смешения не происходит совсем, несмотря на наличие деформации, возникающей при вращении одного из цилиндров. В случае б частицы диспергируемой фазы пересекают все линии тока и поверхность раздела перпендикулярна направлению деформации сдвига. При этом может быть достигнута любая требуемая

Мы рассмотрели две крайние разновидности течения; упорядоченное течение с регулярными линиями тока в коаксиальных цилиндрах и псевдослучайное вихревое течение в смесителях непрерывного и периодического действия. Между этими двумя крайними случаями есть много других реализуемых на практике сложных видов течения, поддающихся теоретическому анализу. Некоторые из них, например течение в зазоре между коаксиальными цилиндрами с встроенными планетарными роликами, исследовал Шерер [10]. При течении движутся все четыре стенки, и картина течения подобна той, которая наблюдается в двухчервячном экструдере с взаимозацепляющимися червяками. (Такие устройства применяют в одно-червячных экструдерах для интенсификации смешения.) В этом случае осевое течение накладывается на тангенциальное. Для определения смесительного воздействия в центр камеры впрыскивали окрашенную жидкость (метку) и следили за ее перемещением, за увеличением площади поверхности раздела, а также за распределением элементов поверхности раздела внутри системы. Начальное расположение метки таково, что она пересекает все линии тока, так же как в случае коаксиальных цилиндров (см. рис. 11.3, б), но в данном случае можно ожидать более благоприятного распределения элементов поверхности раздела и при не столь благоприятном исходном расположении диспергируемой фазы.

При псевдослучайном характере смешения, необходимом для равномерного распределения элементов поверхности раздела внутри системы, направление сдвига также непрерывно изменяется, компенсируя до некоторой степени неблагоприятное влияние одномерного сдвига. Са и др. [3] предложили ряд методов повышения эффективности смешения при одномерном сдвиге. Они усовершенствовали смеситель, состоящий из коаксиальных цилиндров, создав электростатическое поле между цилиндрами. Если вязкость компонентов достаточно мала, то за счет электростатического поля поверхность раздела приобретает волнообразную форму, благодаря чему последняя стадия смешения дополнительно интенсифицируется.

шению. Чтобы проиллюстрировать это, обратимся снова к смеси телю, состоящему из коаксиальных цилиндров. Берген [9] изучал смешение черно-белой композиции, используемой для изготовления линолеума. На рис. 11.5 показаны начальное и конечное состояния смеси после 1 и 20 оборотов внутреннего цилиндра. Видно, что в результате смешения после 20 оборотов у поверхности движущегося цилиндра появилось кольцо, образованное «однородной» серой смесью, а в области, прилегающей к внешнему цилиндру, смешение, очевидно, отсутствует. Автор приписал эту неравномерность смешения бингамовскому характеру реологических свойств жидкости, хотя это обстоятельство лишь отчасти может быть причиной такой картины смешения. Дело в том, что неравномерность смешения проявляется даже у ньютоновской жидкости, а также у степенной жидкости, поскольку причина неоднородности смешения состоит в неоднородности функции распределения деформаций. Поясним этим эту мысль на примере.

Пример 11.2. ФРД для смесителя, состоящего из коаксиальных цилиндров.

Рис. 11.5. Смешение сырой композиции для изготовления линолеума в смесителе, состоящем из коаксиальных цилиндров:

Наличие градиента давления приводит к неоднородному распределению скоростей сдвига. Поэтому мы вправе ожидать, что неньютоновский характер течения полимерной жидкости будет оказывать влияние на ФРД, а следовательно, и на качество смешения, что и наблюдается в смесителе из коаксиальных цилиндров, где кривизна канала обусловливает неоднородность распределения скоростей сдвига. Исследуем это явление на примере.

Полный гидродинамический анализ смесителя Бенбери слишком сложен. В работе [38] предпринята удачная попытка моделирования процесса смешения с использованием компьютера. В настоящем разделе приведен только анализ идеализированной системы, состоящей из коаксиальных цилиндров (рис. 11.20, а), подобно тому, как это было сделано Буленом и Колвеллом [28], а также Мак-К.елви [5]. Такая система позволяет понять особенности диспергирующего смешения, осуществляемого во всех обычных смесителях интенсивного смешения.

Рассмотрим очень упрощенный идеализированный смеситель закрытого типа, состоящий из двух коаксиальных цилиндров бесконечной длины с коротким участком, моделирующим узкий зазор (см. рис. 11.20, а). Пренебрегая кривизной канала (H/R -С 1), можно рассмотреть течение в прямоугольных координатах, как показано на рис. 11.20, б. Рассмотрим течение жидкости в зазоре между бесконечной верхней пластиной, движущейся с постоянной скоростью относительно нижней пластины, и выступом на нижней пластине. Такая геометрическая конструкция очень напоминает экструдер, работающий по принципу ступенчатого опорного подшипника (см. разд. 10.4).

Ротационный вискозиметр состоит из двух коаксиальных цилиндров, в пространство между которыми заливается исследуемая жидкость. Наружный цилиндр — неподвижный и закрепляется на крышке прибора. Внутренний цилиндр связан со шкивом, приводящимся во вращение под действием груза. Работу на приборе проводят в соответствии с инструкцией.




Количества минеральной Количества образовавшихся Количества основания Карбонильных заместителей Количества поглощенной Количества примечание Количества радикалов Карбонильными соединениями Количества регулятора

-
Яндекс.Метрика