В основе образования этих структур лежит обычный коагуляционный механизм, но только места сосредоточения молекулярных сил должны быть распределены преимущественно по углам и ребрам частиц твердой фазы.
Чем сильнее анизометрия частиц и агрегатов, тем при меньшей концентрации частиц появляется предел текучести (т.е. возникает структура), например, у суспензии кизельгура (мягкая пористая горная порода), частицы которого имеют вид пленкоподобных неправильных пластинок, предел текучести наблюдается уже при концентрации около 3,0% (об). Нитевидные молекулы органических полимеров, особенно с полярными группами, придающими жесткость макромолекулам, образуют твердообразные структуры в водной среде при очень малых концентрациях полимера (агар
Таким образом, мы рассмотрели влияние на структурообразование каждого из четырех факторов по отдельности. Совместное их действие можно оценить по величине предельного напряжения сдвига (), рассчитанного по следующей приближенной зависимости:
где - коэффициент, учитывающий геометрию упаковки частиц,
Из уравнения видно, что предельное напряжение сдвига () также как и вязкость системы, резко возрастает с уменьшением среднего характерного размера. Величина
СВОЙСТВА ПАСТ
Так как пасты - структурированные системы, определяющими являются их структурно-механические свойства, которые характеризуются такими параметрами, как вязкость, упругость, пластичность. Пасты обладают упруго-вязко-пластическими свойствами.
Пасты имеют коагуляционную структуру, поэтому их механические свойства определяются, главным образом, механическими свойствами межчастичных жидких прослоек. Через эти прослойки действуют силы притяжения между частицами, зависящие от расстояния между ними (толщины прослоек) и обусловленные ван-дер-ваальсовыми и водородными связями. Прочность коагуляционного контакта составляет величину порядка
Таким образом, механические свойства паст обусловливаются совокупностью двух различных основных причин:
1) молекулярным сцеплением частиц дисперсной фазы друг с другом в местах контакта, там где толщина прослоек дисперсионной среды между ними минимальна. В предельном случае возможен полный фазовый контакт. Коагуляционное взаимодействие частиц вызывает образование структур с выраженными обратимыми упругими свойствами;
2) наличием тончайшей пленки в местах контакта между частицами.
Коагуляционные структуры отличаются резко выраженной зависимостью структурно-механических свойств от и интенсивности механических воздействий. Примером исключительной чувствительности структурно-механических свойств коагуляционных структур к механическим воздействиям является зависимость равновесной эффективной вязкости (р) от скорости деформации у или напряжения сдвига Р. Уровень (p) отвечает вполне определенной степе ни разрушения трехмерного структурного каркаса в уcловиях деформации системы. Диапазон изменений (р) = f(P) может достигать 9-11 десятичных порядков.
Для паст, так же как и для любой коагуляционной структуры, характерны следующие свойства: невысокая механическая прочность (обусловлена малой прочностью коагуляционного контакта - порядка Н и ниже), тиксотропия, синерезис, ползучесть, пластичность, набухание (см. раздел 3.6.1).
Рассмотрим наиболее типичные из этих свойств применительно к пастам.
ТИКСОТРОПИЯ
Восстановление структуры обычно контролируется по увеличению вязкости системы, поэтому явление тиксотропии можно определить как уменьшение вязкости системы во времени при наложении нагрузки и постепенный рост вязкости после снятия нагрузки. Чем медленнее восстанавливается структура (вязкость) после снятия нагрузки или чем медленнее она разрушается (уменьшается вязкость) при данном напряжении сдвига, тем сильнее выражено явление тиксотропии.