Вязкость - золе
Cтраница 4
Измерение вязкости золей имеет большое значение при изучении природы коллоидных растворов. Вязкость гидрофобных золей, как показали многочисленные исследования, зависит только от концентрации и не зависит от способа их приготовления. Поскольку концентрация гидрофобных коллоидов обычно очень мала, разница между вязкостью чистой дисперсионной среды и вязкостью золя незначительна и лежит в пределах ошибки наблюдений. В тех случаях, когда есть возможность приготовить гидрофобные золи сравнительно больших концентраций, наблюдается возрастание вязкости золя с концентрацией. [46]
 |
Схема электрофором. [47] |
Измерение вязкости золей имеет большое значение при изучении природы коллоидных растворов. Вязкость гидрофобных золей, как показали многочисленные исследования, зависит только от концентрации и не зависит от способа их приготовления. Поскольку концентрация гидрофобных коллоидов обычно очень мала, разница между вязкостью чистой дисперсионной среды и вязкостью золя незначительна и лежит в пределах ошибки наблюдений. [48]
Смолуховского переходит в уравнение Эйнштейна. Следует, однако, отметить, что при аста-билизации коллоидной системы введением в нее электролита ( вследствие уменьшения сил отталкивания между частицами в золе) возможны явления агрегации частиц, приводящие к образованию структур, и появлению структурной вязкости, что не предусмотрено уравнением Смолуховского. В результате этого понижение - потенциала частиц золя в определенных условиях может не только не вызывать понижения вязкости золя, но и обусловить ее повышение. [49]
Вследствие далеко идущей полимеризации образуются макромолекулы поликремниевой кислоты коллоидных размеров - мицеллы. Образованию мицелл соответствует стадия превращения истинного раствора в золь. По мере роста мицелл вязкость золя растет, он схватывается во всем объеме, превращаясь в гель. Образованные мицеллами глобулы связываются в геле силоксано-выми связями, создавая жесткий каркас, основные параметры которого сохраняются в готовом продукте - безводном ксерогеле, имеющем глобулярную структуру. Пористая структура и соответственно величина поверхности ксерогеля определяются размерами глобул и их упаковкой, регулируемой в процессе генезиса геля. Стабилизирующими факторами являются создание сольватных оболочек вокруг глобул в виде гидратного слоя или адсорбционного слоя при замене интерми-целлярной воды органической жидкостью. Кислая среда образования, промывки и обработки гидрогеля способствует развитию гидратной оболочки вследствие удержания ее за счет водородных ионов поверхностных гидроксильных групп. Поэтому указанные условия и операции приводят к получению мелкопористого геля с соответственно развитой поверхностью. Увеличению размеров глобул за счет агрегации первичных частиц способствуют осаждение, промывка и старение геля рН 5 - - 8 в условиях слабой щелочности среды, а также увеличение продолжительности и температуры этих операций. В результате получается крупнопористый гель с относительно малой удельной поверхностью. Это происходит из-за уменьшения гидрофильности поверхности глобул в результате замены водорода на катионы интермицеллярной жидкости. Пористая структура геля также обусловливается плотностью упаковки глобул, которая в свою очередь зависит от соотношения двух факторов: капиллярного давления и прочности скелета геля. Капиллярное давление определяется поверхностным натяжением интермицеллярной жидкости и ее сродством к скелету геля, а прочность последнего - размером глобул и степенью их связанности. Варьируя оба названных фактора удается регулировать капиллярную структуру геля. В частности, эффективным является вытеснение воды в геле органической жидкостью. Состаривание геля упрочняет его скелет. [50]
Мы видели, что старение лиофильных золей связано с процессами агрегации внутри них. Агрегируются отдельные нитеобразные молекулы высокополимеров, причем образуются более крупные и более плотно построенные мицеллы: равновесие молекульк ии-целлы при старении смещается вправо. Одновременно мицеллы начинают взаимодействовать между собой, создавая внутреннюю структуру золя. При этом возрастает структурная сольватация, и вязкость золя резко повышается. Дальнейшее структурирование золя может привести к застудневанию всей системы, связанному с полной иммобилизацией растворителя. [51]
Мы уже отмечали, что коллоиднодисперсные системы обладают во времени лишь ограниченной устойчивостью. Мы видели, что старение лиофильных золей связано с процессами агрегации внутри них. Агрегируются отдельные нитеобразные молекулы высокополимеров, создавая внутреннюю структуру золя. При этом возрастает структурная сольватация, и вязкость золя резко повышается. Дальнейшее структурирование золя может привести к застудневанию всей системы, связанному с полной иммобилизацией растворителя. [52]
Измерение вязкости золей имеет большое значение при изучении природы коллоидных растворов. Вязкость гидрофобных золей, как показали многочисленные исследования, зависит только от концентрации и не зависит от способа их приготовления. Поскольку концентрация гидрофобных коллоидов обычно очень мала, разница между вязкостью чистой дисперсионной среды и вязкостью золя незначительна и лежит в пределах ошибки наблюдений. В тех случаях, когда есть возможность приготовить гидрофобные золи сравнительно больших концентраций, наблюдается возрастание вязкости золя с концентрацией. [53]
Согласно уравнению Смолуховского, вязкость коллоидных систем при введении электролитов должна уменьшаться как вследствие снижения - потенциала, так и в результате увеличения электропроводности межмицеллярной жидкости. Смолуховского переходит в уравнение Эйнштейна. Следует, однако, отметить, что при аста-билизации коллоидной системы введением в нее электролита ( вследствие уменьшения сил отталкивания между частицами в золе) возможны явления агрегации частиц, приводящие к образованию структур и появлению структурной вязкости, что не предусмотрено уравнением Смолуховского. В результате этого понижение - потенциала частиц золя в определенных условиях может не только не вызывать понижения вязкости золя, но и обусловить ее повышение. [54]
Thi ( NO3) 4 медленно нагревают в струе воздуха до 200 С. Вещество нагревают в течение еще 3 ч при этой температуре в струе водяного пара. Полученный по реакции пирогидролиза рыхлый порошок ТЮ2 имеет поверхность - 80 м2 / г; размеры отдельных кристаллитов достигают - 70 А. Если такой высокодисперсный оксид настаивать в течение 1 ч при 80 С с разбавленной азотной кислотой при рН 2 5 - 4, то образуется стабильный золь, который можно сконцентрировать до 7 М по ТЮ2, причем вязкость золя не возрастает. [55]
Золи с размером частиц, большим чем 10 нм в диаметре, которые могут быть сконцентрированы до 500 - 700 г SiCb / Ji, имеют высокую вязкость. Такой способ дает возможность концентрировать золи до значительно более высоких содержаний кремнезема без чрезмерного увеличения вязкости, что имело бы место, если бы соль не добавлялась. Позднее Воссос и Миндик [55] в своей работе добавляли очищенную от металла соль аммония или органического основания с анионами очень слабой кислоты в количестве по крайней мере 0 003 мае. Так, добавление NH4HCO3 понижает вязкость концентрированного золя без введения каких-либо примесей, которые могли бы оказаться нелетучими при высушивании кремнезема. NaOH, то происходит гелеоб-разование. [56]
 |
Изменение вязкости желатины при охлаждении и нагревании. [57] |
Эти вещества химически не вполне устойчивы к у термической обработке, претерпе - вая частичное гидролитическое расщепление. Для желатины, по опытам Шредера28, двухчасовое нагревание до 100 понижает ее начальную вязкость чрезвычайно сильно. При некоторой температуре Ti величина TJ определяется точкой Л; при не очень медленном охлаждении до температуры Tz значения для i укладываются на кривой АВ. Если теперь быстро нагреть систему до прежней температуры, то изменение вязкости пойдет не по кривой СВА, а сначала по отрезку CD, а затем, если выдерживать коллоид долгое время при Ti, по отрезку DE. Теоретически точки Е и А должны были бы совпадать, но вследствие изменения свойств желатины при термической обработке эти точки не совпадают. Такое явление называется гистерезисом. На рис. 102 кривая АВ характеризует влияние температуры на вязкость золя желатины. [58]
Понятна также и аномальная чувствительность вязкости лиофильных золей к темп-ре. Повышение темп-ры усиливает молекулярное движение, дезорганизующее структуру золя. Наконец эта же структура хорошо объясняет явление тиксотропии. Встряхивание раствора или его перемешивание временно разрушают структуру, и вязкость конечно падает. В золе, оставленном в покое, структура внопь восстанавливается, и вязкость возвращается к своему прежнему значению. Существование такой структуры в лиофильных золях доказывается и рядом других опытов, не связанных непосредственно с измерением вязкости золя. Однако природа этой структуры остается и в настоящее время еще не выясненной. [59]
Страницы: 1 2 3 4