61. Застудневание

Застудневание - студнеобразование, гелеобразование, желатинирование, желатинизация, превращение легко подвижной или вязкотекучей жидкости в твердообразное (т. е. лишённое текучести) тело, обладающее эластичностью, пластичностью, хрупкостью. З. характерно для растворов высокомолекулярных соединений и коллоидно-дисперсных систем. Оно обусловлено возникновением пространственной структурной сетки (каркаса), пронизывающей весь объём жидкости и лишающей её подвижности. В растворах полимеров такая сетка образуется из макромолекул, соединённых силами межмолекулярного взаимодействия или химическими связями , в коллоидных системах — из сцепленных частиц дисперсной фазы. З. может быть вызвано повышением или понижением температуры, увеличением концентрации растворённого или диспергированного вещества, изменением состава системы вследствие химического взаимодействия её компонентов или введения специальных реагентов. Иногда З. обратимо, т. е. с изменением условий система многократно может переходить из жидкого состояния в твердообразное и наоборот. Однако при глубоких химических или физических изменениях в системе З. происходит необратимо.

Примеры:Жидкий слой краски, лака, клея, фотографической эмульсии застудневает прежде, чем окончательно высохнуть. З. происходит при введении электролитов в каучуковый латекс, при отверждении синтетических смол в производстве пластмасс, при охлаждении растворов желатины и крахмального клейстера, при свёртывании крови и т.п.

62.Ползучесть

Ползучесть материалов — изменение с течением времени деформации твёрдого тела под воздействием постоянной нагрузки или механического напряжения. Ползучести в той или иной мере подвержены все твёрдые тела — как кристаллические, так и аморфные.

Ползучесть материалов экспериментально изучают прежде всего при простых напряженных состояниях: одноосных растяжении, сжатии, а также чистом сдвиге. Ползучесть при сложных напряженных состояниях изучают обычно на тонкостенных трубчатых образцах.

Стадии ползучести. Как общее время до разрушения, так и протяжённость каждой из стадий зависят от температуры и приложенной нагрузки. При температурах, составляющих 40 %-80 % температуры плавления металла (именно эти температуры представляют наибольший технический интерес), затухание ползучести на первой её стадии является результатом деформационного упрочнения (наклёпа). Так как ползучесть происходит при высокой температуре, то возможно также снятие наклёпа — так называемый возврат свойств материала. Когда скорости наклёпа и возврата становятся одинаковыми, наступает II стадия ползучести. Переход в III стадию связан с накоплением повреждения материала (поры, микротрещины), образование которых начинается уже на I и II стадиях.

63. Вязкость коллоидных растворов. Зависимость вязкости раствора от концентрации взвешенных частиц (уравнение Эйнштейна)

Вязкость жидкостей может сильно изменяться в присутствии растворенных или диспергированных компонентов. Вязкость большинства гидрофобных золей и суспензий при малых концентрациях почти не отличается от вязкости чистого растворителя, и такие растворы подчиняются законам Ньютона и Пуазейля. Однако по мере увеличения концентрации дисперсной фазы вязкость золя или суспензии даже в области подчинения законам Ньютона и Пуазейля становится больше вязкости чистого растворителя. Это объясняется тем, что частицы дисперсной фазы преграждают путь слоям движущейся жидкости, которой приходится обтекать частицы. Траектория течения жидкости искривляется, удлиняется и в единицу времени вытекает меньший объем жидкости. Этот эффект еще больше усиливается при удлиненной форме дисперсных частиц, которые могут вращаться вокруг своей поперечной оси (как пропеллер) под влиянием движущейся жидкости. Вращающаяся частица занимает больший кажущийся объем в системе, чем неподвижная, и это вызывает более резкое отличие вязкости коллоидного раствора от вязкости чистого растворителя.

А. Эйнштейн установил зависимость вязкости раствора от концентрации взвешенных частиц. При этом он исходил из допущений, что частицы дисперсной фазы удалены друг от друга, имеют одинаковые размер и форму и между ними отсутствует взаимодействие, а также что они велики

по сравнению с частицами растворителя. Тогда η = η0(1+ αϕ) , где η – вязкость раствора; η0 – вязкость растворителя; α – коэффициент, зависящий от формы частиц; ϕ – объемная доля дисперсной фазы.

Д ля сферических частиц α =2.5, для удлиненных α >2.5. Величина ϕ может быть выражена отношением суммарного объема всех частиц дисперсной фазы к общему объему всей системы

ϕ =V / (V +V ). Графически уравнение Эйнштейна выражается прямой в координатах η – ϕ(см. рис.). При превышении некоторой критической величины объемной доли ϕкр экспериментальные данные расходятся с теоретическими. Уравнение Эйнштейна применимо для золей и разбавленных суспензий, у которых частицы дисперсной фазы не взаимодействуют с дисперсионной средой (лиофобные системы).