Молекула - пенообразователь
Cтраница 3
Наиболее распространен взгляд, что при растворении поверхностно-активных веществ-пенообразователей происходит гидратация их полярных групп, которые прочно связываются с молекулами воды электростатическими силами притяжения, образуя поверхностные слои пены. Неполярные углеводородные части молекул пенообразователей располагаются в газовой фазе, образуя слой углеводородных цепей, колеблющихся в результате теплового движения. [31]
Наиболее распространено мнение, что при растворении поверхностно-активных веществ - пенообразователей происходит гидратация их полярных групп, которые прочно связываются с молекулами воды электростатическими силами притяжения, образуя поверхностные слои пены. Неполярные углеводородные части молекул пенообразователей располагаются в газовой фазе, образуя слой углеводородных цепей, колеблющихся в результате теплового движения. [32]
Собирателями обычно являются вещества, молекулы которых содержат полярную и неполярную группы. Аналогичное строение имеют и молекулы пенообразователя. [33]
Рассмотрим механизм, с помощью которого низкомолекулярные вещества, например спирты со сравнительно короткой цепью, могут противодействовать образованию пены. Вероятно молекулы таких спиртов присоединяются к молекулам пенообразователей на поверхности жидкости. В результате этого поверхностный слой больше не укрепляет оболочки пузырьков которые становятся менее устойчивыми, и жидкость перестает пениться. Аккер - ман23 также считает, что действие противопенных веществ основано на снижении поверхностного натяжения раствора. [34]
Рассмотрим теперь некоторые факты, определяющие пенооб-разующую способность низкомолекулярных органических соединений, являющихся основным типом пенообразователей при производстве карбамидных пенопластов. Для начала заметим, что для того, чтобы молекула пенообразователя ориентировалась в поверхностном слое, она должна содержать полярную гидрофильную группу, соединенную с неполярным радикалом. [35]
Для получения устойчивых воздушных пузырьков к пенообразователю целесообразно добавлять специальные стабилизаторы, например КМЦ, натрийэтансульфонатцеллюлозу ( НЭСЦ), в пределах 0 1 % от объема жидкой фазы. Механизм такой комбинированной обработки сводится к тому, что дипольные молекулы ПАВ ориентируются таким образом, что происходит проникновение неполярных частей молекул структурообразователя между неполярными ветвями молекул пенообразователя, которое приводит к упрочнению гидратного слоя и увеличению устойчивости пены. [36]
На границе пузырька с жидкостью сразу начнут скапливаться молекулы пенообразователя, так что вскоре пузырек оденется своеобразной шубой этого вещества, состоящей из одного слоя молекул пенообразователя. Всплывая, пузырек достигает поверхности жидкости, давит на нее и растягивает. Молекулы пенообразователя из раствора устремляются к растущей поверхности, предотвращая разрыв пленки жидкости. Таким образом, при выходе из воды пузырек оказывается окруженным оболочкой уже из двух монослоев пенообразователя, между которыми находится пленка жидкости. [37]
В состав флотореагента входят вещества, называемые коллекторами и пенообразователями. Коллекторы адсорбируются поверхностью флотируемого минерала. Молекулы пенообразователя адсорбируются на поверхности пленок, образующих воздушные пузырьки, резко увеличивают устойчивость последних и предупреждают их слияние и разрушение на поверхности воды. [38]
Эффект Марангони также связан с изменением поверхностного натяжения. Быстрая деформация пленки приводит к неравновесному распределению поверхностно-активных веществ вдоль поверхности. В связи с этим возникает поток молекул пенообразователя из области более высоких поверхностных концентраций, или объема пленки, к месту ее локального повреждения. Вместе с молекулами поверхностно-активного вещества устремляются молекулы растворителя. Поток молекул растворителя вызывает восстановление толщины пленки. По мере утончения пленки эффект Марангони усиливается. Однако существует нижний предел толщины пленки, после которого эффект Марангони сказывается незначительно. [39]
Наиболее простой и действенный, а потому и самый распространенный способ повысить жизнеспособность пен-стабилизация пен специальными добавками. Их - действие основано на увеличении вязкости растворов и замедлении за-счет этого истечения жидкости из пен. Иногда происходит внедрение молекул стабилизатора в частокол молекул пенообразователя в пленках пены и связывание их в прочные и устойчивые - объединения. [40]
В ряде случаев возникновение пены нежелательно. Для уничтожения пены используют различные приемы, в частности вводят пено-гасители. Так называют поверхностно-активные вещества с небольшим молекулярным весом ( например, амиловый спирт), которые, будучи взяты в достаточном количестве, в результате обменной адсорбции вытесняют из поверхностного слоя молекулы пенообразователя, сами же не образуют механически прочных адсорбционных слоев, и пленочный каркас разрушается. [41]
Пузырьки газа обволакиваются пленкой, в которой адсорбирован вспениватель. Дополнительную устойчивость пене придают коллоидально диспергированные частицы гидроокиси алюминия. Бронирование пленок за счет образующейся структуры из гидроокиси настолько повышает устойчивость пены, что она может существовать на поверхности горючих жидкостей довольно долго. Пенообразующая способность химической пены невысока, так как скорость поступления молекул пенообразователя на построение адсорбционных слоев и скорость реакции невелики. Скорость реакции между кислотной и щелочной частями пеногенераторных порошков и, следовательно, его пенообразующая способность зависят от температуры воды. Кратность химической пены при 16 С равна пяти и понижается с уменьшением температуры. [42]
 |
Схема образования пузырька пены, стабилизированной ПАВ. [43] |
Кинетический фактор замедляет процесс утончения пленок, а следовательно, способствует повышению жизнеспособности пен. Пленки пены при ее получении путем пропускания через жидкость пузырьков воздуха испытывают локальные деформации и поэтому должны хорошо переносить как сжатие, так и растяжение. Для устойчивости пены имеет значение не столько незначительное поверхностное натяжение, сколько способность жидкой пленки легко и быстро изменять его значение. Так, например, при каком-либо сильном растяжении оболочки пузырька, имеющем местный характер ( рис. 8), плотность адсорбционного слоя молекул пенообразователя на определенном участке может резко снизиться, что приведет к соответствующему повышению поверхностного натяжения в этом месте. Поэтому сопротивление оболочки растяжению возрастает, и оболочка принимает первоначальное положение. [44]
С точки зрения А. А. Трапезникова стабильность пены обусловливается гидратацией полярных групп молекул пенообразователя, что тормозит стекание жидкости в пленке пены. Сцепление концов углеводородных цепей, расположенных на межфазной поверхности со стороны газовой фазы, нужно лишь для обеспечения связности ( цельности) адсорбционного слоя. При этом адсорбционный слой должен быть достаточно легкоподвижным и, следовательно, разреженным для того, чтобы разрывы, образующиеся в результате стекания жидкости в пленке, успевали своевременно залечиваться. Причиной разрушения пены А. А. Трапезников считает дегидратацию полярных групп адсорбционного слоя, наступающую вследствие непрерывного отсоса дисперсионной среды. В результате возникают сначала поверхностные, а затем и трехмерные агрегаты из молекул пенообразователя, не обладающие стабилизующим действием, и пленка в конце концов разрывается. [45]
Страницы: 1 2 3