Структурно-механічні властивості зв'язанодисперсних систем

У зв'язанодисперсних системах частинки дисперсної фази зв'язані між собою міжмолекулярними силами і утворюють просторову структуру, в комірках якої знаходиться дисперсійне середовище. За Ребіндером, у залежності від природи сил зчеплення між частинками, розрізняють два типи структур: коагуляційні і конденсаційно-кристалізаційні.

Коагуляційні структури утворюються при частковій втраті колоїдною системою агрегативної стійкості. Якщо колоїдні частинки мають пластин­часту форму, то коагуляційна структура має вигляд, зображений на рис. 30.

У просторовій структурі частинки дисперсної фази з'єднані своїми кінцями, на яких зберігся дуже тонкий шар дисперсійного середовища. Перехід колоїдної системи із вільнодисперсної у зв'язанодисперсний стан називається гелеутворенням, а утворена структурована система - гелем. Гелеутворення спричиняється додаванням до системи електроліту, збільшен­ням концентрації золю, зниженням температури. При механічній дії на гель, наприклад перемішуванні, зв'язки між частинками руйнуються і гель пере­ходить в золь. Якщо золь залишити в стані спокою, то через деякий час зв'язки між частинками відновляться і він перетвориться в гель. Здатність

Рис.30. Коагуляційна просторова структура:

1 - частинки дисперсної фази; 2 - дисперсійне середовище.

коагуляційних структур відновлюватися після їх механічного руйнування називається тіксотропією.

Крім колоїдних систем, тіксотропними властивостями володіють кон­центровані суспензії, емульсії, розчини високомолекулярних сполук, мас­ляні фарби, ґрунти. Масляні фарби (суспензії мінеральних пігментів в оліфі) при перемішуванні зріджуються, а при нанесені на поверхню - швидко густіють. Тверді ґрунти розм'якшуються й розріджуються при вібрації та механічних ударах і знову стають твердими після зупинення дії вказаних факторів.

Гель може бути переведений в золь. Явищем, протилежним до коагу­ляції, є пептизація. Пептизація відбувається при промиванні структурованої системи, або при додаванні електроліту-пептизатора. З коагуаляційної струк­тури виводяться коагулюючі іони або іони пептизатора адсорбуються ко­лоїдними частинками, що призводить до утворення ПЕШ або сольватних оболонок на колоїдних частинках. Сили зчеплення між частинками зменшу­ються. Під впливом теплового руху частинки рівномірно розподіляються по всьому об'ємі системи.

Для гелів характерне явище синерезису. При стоянні гелі стискаються, зменшуючи свій об'єм. Виділяється дисперсійне середовище. Явище сине­резису пояснюється збільшенням числа контактів між частинками, що і призводить до ущільнення структури і виділення дисперсійного середовища.

Конденсаційно-кристалізаційні структури утворюються внаслідок ви­никнення між частинками міцних хімічних зв'язків або при зрощенні крис­талів. Ці структури не володіють тіксотропними властивостями і руйнуються

незворотньо.

Конденсаційно-кристалізаційні структури утворюються при злежуванні гігроскопічних порошків, затвердінні мінеральних в'яжучих матеріалів - таких як гіпс, цемент. При охолодженні морозива до -20 °С (загартуванні) кристали льоду зростаються, утворюючи жорсткий каркас.