Регулирование физико-химических свойств технических дисперсий

Регулирование физико-химических свойств технических дисперсий. Пащенко А. А. и др. Издательское объединение «Вища школа», 1975, 184 с. В монографии изложены теоретические предпосылки и закономерности формирования различных дисперсных структур применительно к регулированию их прочностных и фильтрационных показателей. Рассматриваются вопросы термодинамики смачивания твердых тел, показано влияние самых разнообразных кремнийорганических соединений на поверхностные свойства ряда силикатных систем и др. Приведены новые оригинальные данные по физико-химической механике тепло-отводящих паст, используемых в сварочном производстве. Рассчитана на инженерно-технических работников и специалистов, занимающихся вопросами применения и переработки силикатных и других дисперсных систем, а также студентов и аспирантов соответствующих специальностей. Табл. 94. Ил. 63. Библиогр. 341. Монография написана коллективом авторов в составе: А. А. ПАЩЕНКО, доктор технических наук; Н. Н. КРУГЛИЦКИЙ, доктор химических наук; Л. С. ЧЕРЕДНИЧЕНКО, профессор; И. Ф. РУДЕНКО, кандидат технических наук; В. А. КОБИЗСКИЙ, кандидат технических наук; В. С. ГУМЕН, кандидат технических наук.

ВВЕДЕНИЕ

Технические дисперсии — сырьевые цементные шламы, цементы, промывочные буровые жидкости, некоторые руды и минеральные удобрения, а также многие другие технически важные материалы — вырабатываются нашей промышленностью сотнями миллионов тонн. Чтобы выработать 80 млн. т цемента мокрым способом, необходимо переработать свыше 120 млн. т измельченного сырья и выпарить из него около 50 млн. т воды. Если в состав сырьевого шлама ввести 0,1—0,3 % разжижителя (например, ПАВ), то влажность шлама снижается на 5—7% и тем самым экономится значительное количество топлива и повышается производительность печных агрегатов. При бурении нефтяных и газовых скважин с каждым годом все больше используют глинистые промывочные растворы. Количество таких растворов, ежегодно используемых в бурении, составляет несколько миллионов тонн. К буровым растворам предъявляются жесткие требования: они должны быть устойчивы к коагулирующему действию электролитов, иметь постоянные вязкость, величину водоотдачи и другие параметры. Главным в технологии регулирования свойств глинистых суспензий является правильный выбор состава глин для буровых растворов и их химическая обработка. Наиболее полно определяются свойства глинистых растворов при помощи методов физико-химической механики. Необходимым условием затвердевания цемента является его сродство к воде. Однако вследствие гидрофильности цемент значительно теряет свою активность при хранении и перевозках. В рабочие смеси на основе цементов (особенно лежалых) для достижения требуемой пластичности вводят избыток воды. Это сильно увеличивает пористость цементного камня, снижает его прочность и стойкость к агрес-сизным средам. Для устранения указанных вредных явлений в состав цемента при диспергировании добавляют гидрофобизатор — 0,01—-0,2 % от веса измельченного материала. Гидрофобизующая добавка образует на поверхности зерен цемента тонкие адсорбционные слои, препятствующие его гидратации при перевозках и хранении. Если такой цемент перемешивать с заполнителем, эти слои разрушаются и не оказывают вредного действия на процессы гидратации цемента. Вышесказанное свидетельствует о большом народнохозяйственном значении правильного регулирования физико-химических свойств технических дисперсий. В данной монографии изложены результаты исследований по регулированию свойств технических дисперсий преимущественно с помощью ПАВ. При этом, главным образом, снижается количество влаги в той или иной системе. Однако в некоторых случаях, например, при получении охлаждающих паст для сварочного производства, решалась противоположная задача — повышение водоудерживающей способности системы при деформировании твердого тела внешними силами. Структурой называют также пространственные сетки, характерные для твердых тел и образуемые межмолекулярным сцеплением атомов, ионов, молекул, коллоидных и дисперсных частичек. Такая структура может быть правильной пространственной решеткой в кристаллических телах или беспорядочным каркасом в гелях, студнях, стеклообразных телах и коагуляционных структурах (рис. 1). Принципиальные различия в механических свойствах твердых тел и жидкостей Максвелл описал почти сто лет тому назад. В основе Каолинит совершенный несовершенный Галлуазит Гидрослюда Монтмориллонит 0,45—0,61 0,36 0,42—0,53 0,18—0,28 0,10—0,13 Таблица А Энергия взаимодействия между слоями глинистых минералов Глинистый минерал Энергия, вж/м¹¹ их лежит явление релаксации — постепенное рассеивание упругой энергии, запасенной в деформированном теле, переходом ее в теплоту. Процессы релаксации неразрывно связаны с хаотическим тепловым движением молекул тела. Как и тепловое движение, релаксация является самопроизвольным процессом, протекающим во всех реальных телах без внешнего воздействия. Период релаксации, или время, в течение которого упругое напряжение спадает на определенную величину, различен у разных тел. Например, период релаксации твердых тел очень велик по сравнению с обычным временем наблюдения или опыта. Период релаксации жидкостей, наоборот, мал по сравнению с обычным временем наблюдения. Упругие напряжения быстро спадают до нуля за счет происходящего течения. Первоначальная упругая деформация превращается в остаточную, которая сохраняется после исчезновения или снятия напряжения. Поведение данного твердого тела или жидкости определяется отношением времени действия силы к периоду релаксации. Следовательно, период релаксации является основной константой, объединяющей свойства твердых и жидких тел. Он может быть выражен отношением вязкости ή к модулю упругости Е: Если время воздействия на жидкость деформирующей силы значительно меньше периода релаксации, течение за это время не успевает произойти, и жидкость ведет себя как упругое твердое тело. Можно было бы, например, ходить по воде, не погружаясь в нее, если бы время каждого шага не превысило периода релаксации для воды, т. е. nike air max tavas ничтожно малой величины (для воды η — 0,01 пз; Е = 10¹¹ дин/см² θ = 10~¹³ с). Однако для более вязких жидкостей периоды релаксации измеримы. Например, для битумов и асфальтов их можно непосредственно измерить за короткое время действия деформирующих сил. Такие высоковязкие жидкости подобны истинно упругим телам, они подчиняются закону Гука вплоть до хрупкого разрушения. Период релаксации резко падает с повышением температуры. Это можно легко наблюдать на асфальте улиц. В зимний период пешеходы, лошади и тяжелый транспорт не оставляют на асфальте заметных отпечатков — вызываемые их весом деформации остаются вполне упругими, т. е. практически обратимыми. Они исчезают после устранения действия силы, так как период релаксации настолько велик, что за время действия силы заметные остаточные деформации (течения) практически не успевают возникнуть. Иное происходит в летнюю пору: появляются значительные остаточные деформации в виде отпечатков, портящих покрытие. Еще более ярким примером может служить обычное стекло, которое можно считать очень вязкой жидкостью. Вязкость стекла, например оконного, при обычных температурах настолько велика (она составляет миллиарды миллиардов пуаз), что ее нельзя измерить. Поэтому стекла при нагрузке ведут себя, как идеально упругие тела вплоть до разрыва. Только при значительном повышении температуры (выше так называемой температуры размягчения) вязкость стекла уменьшается настолько, что становится измеримой, и стекло при таких температурах ведет себя, как обычная высоковязкая жидкость. В кристаллах (которыми могут быть глины и вяжущие вещества) также происходит релаксация — как следствие теплового движения. Местами релаксации являются узлы правильной кристалличе-ской решетки, образующей дальний порядок. «Тепловая дефектность» кристалла усиливается с повышением температуры до точки плавления, при которой энергия теплового движения настолько велика, что может разрушить кристаллическую решетку. Вследствие различного кристаллического строения многие природные вещества имеют разные периоды релаксации. Рис. 1. Схема коагуляционной пространственной дисперсной структуры. Исследования пространственных структур, возникающих в жидкой среде, и прежде всего коагуляционных структур, образуемых сцеплением беспорядочно распределенных твердых частичек (частичек дисперсной фазы в суспензиях и коллоидных растворах), приводит к выводу, что более существенным признаком отличия твердых тел от жидкостей является наличие или отсутствие пространственной сетки, т. е. структуры с присущими ей механическими свойствами. Наличие пространственной структуры в данном теле определяется с помощью изучения механических свойств, например, по деформации сдвига под действием постоянного напряжения, постепенно увеличивающегося от опыта к опыту (рис. 2, 3). Механизм развития деформаций в дисперсных структурах показан на рис. 4. \ жидкости при действии предельно е напряжений за время, ее периода релаксации, устанавливается стационарное течени с постоянной вязкостью, не изменяющейся при дальнейшем возрастании напряжения. В твердообразных телах при небольших напряжениях, ниже некоторой величины, характеризующей прочность пространственной структуры и называемой пределом текучести Р_к (ниже него система Рис. 2. Кинетика развития деформаций: ^а ~ ^р > ^pK_t< ^б~ ^р < ^PK_V при любых напряжениях сдвига не течет), наблюдается медленное течение, которое называют ползучестью с постоянной и предельно большой вязкостью т}₀. При таком медленном течении связи между частичками разрушаются, но успевают вновь восстановиться, так что суммарная степень разрушения структуры практически неощути- &!0 0k w 6″,см 0,02 —   О 1000 2000 3000 Р, дин/си² О W00 2000 Р,Шш^г 1000 2000 Р,дии[см Рис. 3. Графический расчет деформационного процесса на примере палыгорскит-монтмориллонитовых суспензий. ма. Об этом свидетельствует постоянство предельно высокой вязкости при небольших напряжениях сдвига. Если напряжение сдвига повысить до предела текучести, вязкость, которая до этого уменьшалась вследствие медленного роста степени разрушения в потоке, скачкообразно снижается, что указывает на лавинное разрушение структуры при переходе к большим напряжениям сдвига. При полном разруше- твердые или твердообразные тела отличаются от жидкостей достаточно прочной пространственной сеткой. Непрерывный переход от твердообразных тел к жидкообразным происходит двумя путями: уменьшается разность η₀ — η_т и понижается предел текучести. Примером непрерывного перехода от упруго-хрупких тел при обычных условиях наблюдения к твердообразным пластичным телам или далее к структурированным и истинным жидкостям при повышении температуры являются битумы разных марок, подробно изученные Н. В. Михайловым и его сотрудниками.Кроме обратимых упругих деформаций и необратимых деформаций пластического и вязкого течения, реальные твердые тела характеризуются процессами упругого последействия и гистерезиса («упругих задержек»), т. е. замедленной упругости. В отличие от идеально упругой деформации, которая развивается и медленно спадает со скоростью распространения звука в данном теле, упругое последействие, или медленная эластичность,— это дополнительная деформация, медленно развивающаяся после разрушения и также медленно спадающая после разгрузки. Такая деформация обратима механически (по величине) и подобна истинно упругой деформации, но не обратима термодинамически, поскольку сопровождается, как и остаточная деформация, рассеянием упругой энергии в теплоту. Причиной замедленной упругости является внутреннее (вязкое) сопротивление. Замедленная упругость характеризует степень неоднородности структуры твердого тела, развивающейся вблизи разрушения, особенно при деформировании в среде поверхностно-активных веществ. Поразительно развитым упругим последействием, называемым высокоэластичностью или просто эластичностью в отличие от упругости, обладают каучуки и резины на их основе. Эластичность вызвана гибкостью длинных цепей макромолекул каучуков-полимеров, называемых эластомерами. Тогда как в обычных (низкомолекулярных) твердых телах упругое последействие составляет обычно несколько процентов и не более десятой доли от истинно упругих деформаций, у эластических тел замедленная (эластическая) деформация в десятки и даже сотни раз превышает истинно упругую. Эластичность заключается в том, что длинные гибкие молекулы каучуков в напряженном состоянии свернуты в клубки и распрямляются, развертываются при деформации под действием внешней силы. Рис. 6. Принципиальнаясхема конического пластометра по П. asics gel lyte А. Ребиндеру: / — диск; 2 — чаша; 3 — тормозной зажим; 4 — шкала; 5 — конус; 6 —■ измерительная кювета; 7 — груз; 8 — станина. Рис. 7. глубины конуса 1000 F.a Зависимость погружения it нагрузки. Свободная упругая энергия накапливается в теле при истинно упругой деформации за счет работы против молекулярных сил, а свободная пластическая энергия — вследствие уменьшения энтропии. Следовательно, упругие деформации следует рассматривать как энергетический эффект, а пластические — как эффект энтропийный. Прочность тел характеризуется критическим (предельным) напряжением Р_т, при котором наступает разрыв сплошности тела. Его определяют на коническом пластометре П. А. Ребиндера (рис. 6) к рассчитывают, исходя из зависимости h² = f (F) (рис. 7) по формуле дин/см², где Р — предельное напряжение сдвига, Ка — коэффициент при угле конуса (в данном случае он составляет 0,658), h — глубина погружения конуса. Прочность реальных твердых тел в тысячи раз меньше прочности, рассчитанной для идеального кристалла. Это связано с дефектами их структуры. Дефекты различных размеров, развиваясь в процессе деформации, становятся местами концентрации напряжений. Критическое напряжение на наиболее опасных дефектах возникает при небольших напряжениях. Характерным для прочности реальных тел является так называемый масштабный фактор — зависимость прочности от размеров тела. Прочность увеличивается с уменьшением размера. Масштабным фактором объясняется резкое повышение трудности измельчения при переходе к более тонким фракциям. Процесс грубого измельчения может быть представлен как развитие дефектов, имеющихся в структуре. В очень маленьких крупинках дефектов меньше, чем в больших, поэтому маленькие крупинки -— прочнее. Практически предел тонкого механического измельчения составляет 1—0,1 мкм. Дальнейшее измельчение вызывает образование новых дефектов в почти идеально прочных крупинках и их последующее развитие. chaussure timberland homme Часто при измельчении используют явление «усталости» твердых тел — понижение их прочности под влиянием периодических нагрузок и разгрузок с большой частотой. Такие периодические воздействия расшатывают структуру по наиболее слабым местам — дефектам, и она преждевременно хрупко разрывается. На этом основано эффективное диспергирующее действие звуковых и ультразвуковых колебаний, частоты которых должны быть тем выше, чем мельче разрушаемые частички. Изучение физико-химических факторов, определяющих механические свойства твердых тел и их структуру, и использование этих факторов для управления как механическими показателями и процессами обработки твердых тел, так и процессами образования тел с заданной структурой и свойствами, составляет основную задачу новой пограничной науки — физико-химической механики. Эта наука объединяет пути и методы молекулярной физики твердых тел, механики материалов и физической химии, особенно современной коллоидной химии,— фиаико-химии поверхностных явлений и дисперсных систем. Задача физико-химической механики как самостоятельной науки представлена двумя отдельными и в то же время взаимосвязанными направлениями. 1) Выяснить закономерности и механизм физико-химических процессов получения твердых тел, структурированных дисперсных систем, строительных и конструкционных материалов с заданными механическими свойствами и структурой, т. е. разработать оптимальные технологии превращения существующих и новых веществ в конечные материалы и изделия с необходимыми по технологическому режиму показателями. 2) Установить зависимости механических свойств твердых тел и структурированных систем, т. е. особенности протекающих в них процессов деформации и разрушения, от совокупности механических факторов, температуры, состава и структуры исследуемого тела и его физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Исследования, относящиеся к решению первой задачи физико-химической механики, открывают новые пути в технологии получения высококачественных материалов: цементов, бетонов, асфальтобетонов, керамики и металлокерамики, материалов на основе полимеров с активными заполнителями и др. Эта задача научно обоснованного синтеза прочности, или, вернее, носителя прочности, и определяет актуальность физико-химической механики, ее выдающееся прикладное значение. Ученые физико-химики до последнего времени обычно относились к этой важной проблеме пренебрежительно, считая, что ее разработка является делом технологов и может проводиться эмпирически, без участия физико-химической науки. Технологи же, оторванные и от исследователей-механиков, и от физико-химиков, успешно решали лишь отдельные узкие вопросы, обращаясь к науке только, чтобы использовать новые методы измерения. Таким образом, основные задачи физико-химической механики не были даже правильно поставлены. Это приводило к техническому формализму — творческое научное исследование подменялось эмпирическими рецептурными сведениями на основе давно устаревших взглядов. Выяснение зависимостей, относящихся к решению второго научного направления, приводит к более полному пониманию процессов разрушения и повышения прочности твердых тел и устойчивости суспензий (рис. 8), а также к нахождению новых путей механической обработки различных веществ (рис. air max rose 9). Поскольку процессы возникновения и разрушения структур изучаются во времени, то кинетические закономерности здесь являются решающими. В развитии обоих основных научных направлений фундаментальное значение приобретает коллоидная химия, в тех ее современных Рис. 10. Диаграмма развития де- Рис. 11. bottes ugg pas cher Схема капиллярной установки: формаций В ВОДНЫХ Дисперсиях / __ баллон; 2 — резиновая груша; 3 — кроны; ГЛИНИСТЫХ минералов: 4 — штатив; В — крышка; 6 — измерительный /-глуховецкий каолинит; 2 — ££™ ^Л^илГр; ^»Tsue^JlT^ Zcc^TT,UcZr_ar7L\-_p⁴_Ktt Дилиндр; // — резиновые шланги. ский монтмориллонит; 5, 6, 7,8 —■ соответственно Пыжевский, курцов- , ский, махарадзевский, надиевский формах, которые сложились под влиянием потребностей физико-химической механики и соответствующих областей техники, строительного дела, керамики и металлокерамики, технологии тонкого измельчения, грунто- и почвоведения. Большое значение коллоидной химии в развитии физико-химической механики связано с двумя обстоятельствами. Прежде всего все реальные твердые тела, включая и отдельные кристаллы, имеют своеобразную коллоидную структуру в виде сетки дефектов—ультрамикротрещин, статически распределенных друг от друга на среднем расстоянии 0,01—0,1 мкм, т. е. на расстоянии сотен атомов. Образование твердых тел с характерными механическими свойствами также тесно связано с процессами, изучаемыми современной коллоидной химией. Это проблемы структурообразования в дисперсных системах (суспензиях) и в растворах высокомолекулярных соединений, представляющих собой, соответственно, коагуляционные и конденсационные структуры. Следует указать, что твердые тела различной прочности и пластичности с различными механическими свойствами могут возникать в первоначальной жидкой среде двумя путями — путем кристаллизационного или конденсационного структурообразования и путем образования коагуляционных структур. Такими коагуляционными структурами являются глинистые суспензии — взвесь глинистых частичек в воде (рис. 10). Жидкооб-разная хорошо текучая глинистая суспензия, налитая в пробирку изаструктурированная, приобретает достаточную прочность и после переворачивания пробирки не выливается. Если пробирку встряхнуть, т. е. придать системе определенное напряжение сдвига (рис. 11), полученную структуру опять можно перевести в жидкообразнсе состояние с минимальной прочностью. nike air max tn Так разрушать и восстанавливать структуру можно до бесконечности. Описанные явления называются тиксотропией и для их проявления необходимы следующие условия: не слишком высокая прочность структуры и ее способность к значительным остаточным деформациям; наличие коллоидной фракции частичек (1—100 мкм), интенсивно участвующих в тепловом движении; большое число частичек дисперсной фазы в единице объема среды, вытянутая форма частичек; высокая степень лиофильности поверхности частичек. Несколько особняком стоит самостоятельный раздел физико-химической механики, рассматривающий влияние механических воздействий в твердых телах на химические и физико-химические процессы. Большой интерес представляют превращения химической энергии в механическую и обратно, например, в процессах мышечной деятельности. Эта область получила название механохимии и занимается в основном высокомолекулярными соединениями прежде всего в связи с их высокоэластическими свойствами, связанными с исключительной гибкостью длинноцепочечных макромолекул. Кроме того, механическое разрушение в полимере всегда связано с местной деструкцией, т. е. с химическим разрушением — разрывом цепей главных валентностей, которое всегда энергетически более выгодно вследствие больших размеров макромолекулы и большого числа ее (хотя и более слабых) сиязей с соседними молекулами. Течение в полимерах с сетчатой структурой, как показал акад. nike tn В. А. Картин с сотрудниками, возможно только вследствие разрыва поперечных связей и их восстановления уже после остаточной деформации. Любые твердые тела могут быть механически активированы: в процессе предельного деформирования до разрушения они становятся химически более активными по отношению к окружающей среде, а также и в качестве катализаторов (повышенная каталитическая активность). Подобные эффекты могут иметь большое значение в явлениях коррозионной устойчивости — коррозия интенсивней под нагрузкой.

2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА-ОСНОВА УПРАВЛЕНИЯ СВОЙСТВАМИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Как следует из изложенного, в физико-химической механике разработаны принципы и способы управления свойствами дисперсных структур и материалов на их основе. К ним в первую очередь еле- дует отнести катионный обмен, химическую обработку, ультразвуковое диспергирование, составление многокомпонентных систем и др.: [27—164]. Так, например, на коллоидно-химические свойства и структурообразование глинистых минералов и их составляющих сильно влияют обменные ионы. Вопросам ионного обмена на глинистых и им подобных веществах посвящено много работ, на основании которых можно выделить три группы причин, обусловливающих емкость катионного обмена таких систем: нарушение связей на краях алюмокремниевых групп, изоморфные замещения и замещение водорода наружного гидроксила на катионы. Таблица 2. Удельная поверхность палыгорскита S (м²/г) и количество воды, соответствующее монослою а_т (ммоль/г) при различных температурах сушки

В дисперсных минералах, где катионный обмен определяется нарушенными связями, обмениваемые ионы удерживаются вокруг краев чешуек и удлиненных частичек. Если катионы обмениваются благодаря замещениям в решетке, то размещаются они главным образом на поверхностях базальных плоскостей частичек. Так, в монтмориллоните около 80% обменных катионов размещено на базальных плоскостях, а остальная часть на краях, между тем как в каните катионы размещены по краям. В палыгорските (табл. 2) большинство катионов находится на краях и лишь небольшая часть на спайной поверхности. В глинах с относительно небольшим количеством адсорбированной воды, недостаточным для развития пластичности, катионы, вероятно, окружают края чешуек и удерживаются непосредственно у контактов или вблизи поверхности глинистого минерала. В системе глина — вода, если воды значительно больше, чем необходимо для пластического состояния (рис. 12), обмениваемые катионы вследствие диффузного распределения могут находиться на некотором расстоянии от поверхности глинистого минерала, что определяется измерением электрокинетического потенциала (табл. 3). Емкость обмена для различных минералов разная: для каолинита—■ 3—15 мг-экв на 100 г сухого вещества; для монтмориллинита — 75—150 мг-экв на 100 г; для палыгорскита — 20—30 мг-экв на 100 г. Небольшая суммарная емкость обмена у каолинитовой группы определяется кристаллической структурой минералов и степенью их окристаллизованности, поскольку обменные ионы располагаются на нарушенных краях поверхностных слоев решетки с повышенной нескомпенсированностью зарядов. Емкость обмена у каолинита соответствует также его степени дисперсности. Все первичные (обычно грубодисперсные) каолины имеют емкость 5—10 мг-экв на 100 г образца. У вторичных высокодисперсных каолинов, например глу- £'»100% 0 50% I 100%% £_а 100% 0 50% 1 100% Е’_г 5 I’oioox о soz i а Рис. 12. Диаграмма развития деформаций в дисперсиях гомоионных форм глинистых минералов. ховецкого, емкость равна 25 мг-экв на 100 г каолина, при измельчении этого минерала она повышается даже до 100 мг-экв на 100 г. У группы монтмориллонитовых минералов емкость обмена достигает 100—150 мг-экв на 100 г и не зависит от дисперсности образца, а обусловлена изоморфным замещением ионов. Пониженная по сравнению с монтмориллонитом емкость обмена у палыгорскита объясняется возможностью замещения только ионов, Таблица 3. Зависимость g-потенциала (мв) глин от концентрации NaOH, %

находящихся в обменных позициях внешней поверхности минерала, и значительной затрудненностью обмена с ионами, прочно связанными с элементами структуры внутри цеолитоподобных каналов. Из литературы известно, что обмен катионов обратимый и происходит в эквивалентных количествах (табл. 4). Поглощение катионов тем сильнее, чем выше их валентность; при одной и той же валентности интенсивность поглощения растет с увеличением массы ионов. Поглощение катионов возрастает с увеличением концентрации вытесняющего катиона; процесс обмена усиливается с ростом рН раствора. Обмен ионов выражается уравнением его изотермы; величина и скорость обмена зависят от природы обменивающихся катионов, Таблица 4. Состав и суммарная емкость обмена глинистых минералов Емкость обмена, мг-эквна 100 гобразца Глинистые минералы и глины Са2+Mg2+Na+ Суммарная Каолинит глуховецкий 2,31,00,53,8 Галлуазит михаловецкий— •—6,6 Гидрослюда черкасская 7,50,21,79,4 Монтмориллонит черкасский 61,38,21,370,8 пыжевский 89,09,931,3100,3 курцовский 76,015,033,094,03 махарадзевский 80,98,7040,880,24 надиевский 28,91,84,034,7 Палыгорскит черкасский— Преобладает —29,4 Часовоярская глина 21,52,52,426,4 Дубровский каолин 7,70,371,39,4 Горбский бентонит 23,9412,022,3738,33 Палыгорскит — монтмориллонитовая глина — Преобладает 41,6от структуры адсорбента и его дисперсности, от времени взаимодействия и от температуры. Исследования катионного обмена показали, что при определенных условиях различные катионы не имеют одинаковой замещающей способности. Обменные ионы по-разному влияют на количество активных центров, обусловливающих тепловой эффект при смачивании глин, и на эффективную удельную поверхность. Катионный обмен происходит в водной среде, если соли хорошо растворимы. Однако глины и другие дисперсные минералы могут поглощать в водной среде ионы слабо растворимых или соле-устойчивых веществ благодаря реакциям ионного обмена. По-видимому, такие реакции происходят в суспензиях высокой концентрации, т. е. в присутствии относительно малых количеств воды, на что указывает связь этого явления с естественной деагрегацией минералов, которая не всеми при этом учитывается. Таким образом, поверхностные свойства глинистых частичек (табл. 5), образующих всдные суспензии различной устойчивости, значительно зависят от ионообменной способности минералов, которая различна в силу особенностей их кристаллического строения. Таблица 5. Структурно-сорбционная характеристика глинистых минералов свя-воды лоте шя, Глинистые минералы и глины 6, г/см3d, г/см3см’/гР, %см>/гiflt Каолинит глуховецкий 1,852,630,3648,660,130,02 Галлуазит михаловецкий —2,61——0,12— Гидрослюда черкасская—2,53——0,18— Монтмор ил лонитчеркасский 1,822,700,18—0,260,24 пыжевский 1,922,500,1223,200,220,22 курцовский 1,852,730,18 —0,250,23 махарадзевский 1,952,600,1125,000,110,11 надиевский 1,832,550,1322,600,120,12 Палыгорскит черкасский 1,822,420,24—0,42— Часовоярская глина 1,682,680,2237,310,150,06 Дубровский каолин 1,112,500,5055,600,150,02 Горбский бентонит 1,842,650,1630,560,140,10 и»Р»1ГГк1я палыгопскит — монтмориллонитовая глина 1,842,630,16—0,40— ГОРНЫ; ИН’ 1 Таблица 6. Влияние электролитов на структурно-механические свойства и устойчивость водных дисперсий палыгорскита с. %Добавка, %■ ^’ 10»,е» сКу NaCICaCLс—114,5′ 0,616604320,8615,05 0,416482140,8015,025—0,55538,32700,7315,0—0,250,44342,92050,7415,0—1,000,44543,72250,791 В области критической концентрации. Изменяя молекулярную природу поверхности глинистых частичек, можно управлять процессами тиксотропного структурообразо-вания в водных суспензиях глин. Многие ученые показали, что обменные катионы по-разному влияют на тиксотропное структурообразо-вание в водных суспензиях дисперсных систем. Н. Н. Серб-Сербина и П. А. Ребиндер развили общее представление о причинах неодинаковых структурно-механических свойств разбавленных глинистых суспензий в зависимости от обменных катионов. Как известно, в разбавленных суспензиях одним из основных факторов, определяющих механические свойства структуры, является число контактов в единице объема. Са-формы глин прочнее связывают воду, чем Na-формы, судя по их теплотам смачивания, или теплотам сорбции, и поэтому являются более гидрофильными. Однако они не обнаруживают пептизации частичек, что для натриевых глин является типичным, а образуют прочную, относительно жесткую структуру, связанную через тончайшие прослойки воды. Поверхность глинистых частичек, насыщенных кальцием, взаимодействуя с водой, покрывается водным слоем, но это взаимодействие, в отличие от Na-формы бентонита, не сопровождается значительной пептизацией и число контактов здесь невелико. Наряду с ионным обменом важное место в физико-химической механике принадлежит составлению разных сложных дисперсных структур самого разнообразного состава. Были изучены бинарные системы палыгорскита, монтмориллонита и гидрослюды. Искусственные смеси глинистых минералов готовили сухим смешиванием с последующим диспергированием в воде по методу Цурниова — Квирикашвили. Электролиты вводили непосредственно в глинистую суспензию (табл. 6, 7, 8, рис. 13).(стр. 18) …. СОДЕРЖАНИЕ Введение ……….. air max 90 essential 3 Глава I. Теоретические основы регулирования влажности технических дисперсий Общие положения 5 Физико-химическая механика — основа управления свойствами дисперсных систем 14

1. Смачивание поверхности твердых тел . 22
2. ПАВ — регуляторы свойств технических дисперсий 32
   1. Регулирование механических и фильтрационных свойств глинистых дисперсий 38

   Глава II. nike air huarache Гидрофобизация цементов

   1. Способы регулирования свойств цемента и изделий на его основе . . 50
   2. Выбор и описание объекта исследований 51
      1. Влияние кремнийорганических гидрофобизаторов на диспергирование портландцемента 59
   3. Свойства цементов и растворов, модифицированных кремнийорганически-

      ми гидрофобизаторами . 73 Глава III. Регулирование, влажности глинистых дисперсий и сырьевых цементных шламов

      1. Повышение устойчивости и снижение влажности дисперсий глинистых миниралов 99
      1. Влияние ПАВ на реологические свойства сырьевых цементных шламов 113
         1. Влияние ПАВ на упруго-пластично-вязкие свойства сырьевых цемент ных шламов 122
      2. Разжижение сырьевого цементного шлама . ……. 129

         Глава IV. Теплоотводящие пасты для сварочного производства

         1. Пути решения проблемы уменьшения тепловых напряжений при сварке металлов 132
         2. Исследование и регулирование процессов структурообразования в вод ных дисперсиях красного шлама 135
      3. Подбор состава теплоотводящей пасты на основе красного шлама . 150
         1. Исследование и регулирование структурно-механических свойств тепло- отводящей пасты на основе красного шлама . . … . . 154
         2. Эффективность применения теплоотводящей пасты для снижения напря женно-деформационного состояния сварочных конструкций …

            Поделиться ссылкой:

            • Нажмите, чтобы поделиться на Twitter (Открывается в новом окне)
            • Нажмите здесь, чтобы поделиться контентом на Facebook. (Открывается в новом окне)

            Похожее