Коллоидная химия

Возможность образования структуры определяется соотношением между относительной силой тяжести частицы и силой сцепления ее с соседними частицами .Чем больше преобладают силы сцепления между соседними частицами над силой тяжести, тем более прочная образуется структура.

На структурообразование влияют следующие основные факторы:

• агрегативная устойчивость разбавленной суспензии, из которой получают пасту (величина );

• концентрация частиц дисперсной фазы;

• размеры частиц дисперсной фазы (ее дисперсность);

• форма частиц дисперсной фазы.

РОЛЬ АГРЕГАТИВНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СУСПЕНЗИИ В ОБРАЗОВАНИИ СТРУКТУРЫ

Как было установлено выше, разбавленные суспензии являются седиментационно неустойчивыми системами, в них самопроизвольно образуется осадок, объем которого определяется не только количеством частиц, но и тем, в какой суспензии происходит седиментация - в агрегативно устойчивой или агрегативно неустойчивой. В агрегативно устойчивых суспензиях в результате седиментации образуется компактный осадок с упаковкой частиц дисперсной фазы, близкой к плотнейшей. Структура в таких осадках или не образуется вовсе или очень непрочная, так как (сила сцепления в контакте частиц) близка к нулю, поскольку межчастичные связи в агрегативно устойчивых суспензиях практически отсутствуют.

По мере снижения агрегативной устойчивости межчастичные взаимодействия нарастают, увеличивается, что способствует возникновению и упрочнению структуры.

Обычно структуру в системе количественно оцени ют с помощью реологических кривых - зависимости рости деформации () от напряжения сдвига (Р). Подробнее см. раздел 3.6.3.

РОЛЬ КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ СУСПЕНЗИИ В ОБРАЗОВАНИИ СТРУКТУРЫ

Зависимость структурообразования от концентрации суспензии имеет сложный характер. Весь концентрационный интервал делится на три части, разграничивающие качественно различные состояния системы, В области малых концентраций (1-я часть) суспензия является бесструктурной. В области средних концентраций, но меньших, чем критическая концентрация структурообразования (2-я часть), появляются отдельные структурные элементы (агрегаты), не связанные между собой. Такую систему можно назвать структурированной жидкообразной системой (= 0). В области концентраций больших или равных критической концентрации структурообразования (3-я часть) суспензии имеют предел текучести, т.е. в них возникает и развивается структура. Такую систему можно назвать структурированной твердообразной системой (> 0).

ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРОВ ЧАСТИЦ (СТЕПЕНИ ДИСПЕРСНОСТИ) НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В СУСПЕНЗИЯХ

Увеличение дисперсности суспензии способствует структурообразованию. Этот процесс резко интенсифицируется с уменьшением размера частиц. И лишь при переходе в область размеров частиц коллоидной дисперсности по мере возрастания степени их участия в броуновском движении процессу структурирования начинает сопутствовать альтернативный - самопроизвольное диспергирование (дезагрегирование). Наибольший размер частиц, при котором возможно образование структуры, называется критическим (). Его можно определить из условия соизмеримости сил сцепления между частицами структурной сетке и их весом. Хотя в каждом конкретном случае прочность элементарных контактов между частицами и соответственно прочность возникающих в них структур зависят от физических свойств и химической природы поверхности твердой фазы, состава и свойств дисперсионной среды, наибольший размер частиц, при котором начинает проявляться агрегирование и образование пространственной структуры, составляет м.

ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ЧАСТИЦ НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В СУСПЕНЗИЯХ

Если частицы анизометричны и имеют форму нитей (палочек), пластинок или цепочек, длина которых существенно превышает ширину и толщину, но абсолютное значение длины частиц весьма мало, сцепление части будет происходить по углам, ребрам и другим неровностям, на участках наибольшей концентрации свободных молекулярных сил, где происходит разрыв адсорбционно сольватных оболочек дисперсионной среды, необходимый для возникновения межчастичных связей.