рылым титерінің түрлерін көрсетіңіз.

Коагуляциялық құрылымдардың ерекше қасиеті: Бұзылғаннан кейін және бұзылуға әкелген жүктемені алғаннан кейін құрылым мен оның беріктігі қайта пайда болады. Бұл эффектіні тиксотропия деп атайды.

Коагуляциялық құрылымдардың тиксотпориялық қасиеттері көптеген технологиялық процестерде шешуші роль атқарады. Мысалы майлы бояулар жаққан кезде сұйылып, кейін қату керек. Көптеген биологиялық жүйелер үшін тиксотропиялық қасиеттер тән.

Коагуляциялық құрылымдарға тән басқа физика-химиялық қасиетті синерезис, не коллапс деп атайды. Синерезис дегеніміз құрылым ұяшықтарындағы сұйық бөлініп, гельдің өлшемдерінің өздігінен кішіреюі. Оның термодинамикалық себебі – гельдердің тепе-теңдіксіз күйі. Мұндай күй дисперстік фазаның үлкен ауданымен қатар гельқұрылымының борпылдақтығына байланысты. Себебі тығыз құрылымға қарағанда борпылдақта коалесценциялық контактілер саны аз болады. Белгілі жағдайда гельдің көлемі күрт кішірейіп, нәтижесінде тығыз құрылым түзіледі. Гельдерсинерезисінің тағы бір механизмі болуы мүмкін. Мысал ретінде полиакрил-амидтың гельдерін алайық. Мұндай гельдерді суға енгізсе, зарядталған полиакрил қышқылының түзілуіне әкелетін баяу гидролиз жүреді. Қарсы иондардың электрлік тебілу әсерінен гельдің көлемі ұлғаяды. Суға ацетон қосса, белгілі концентрацияда (~40 %) гельдің көлемі күрт кішірейеді. Бұл жүйедегі гельколлапсының себебі – полимердің ацетондағы нашар ерігіштігі. Полиакрил қышқылының зарядталған сегменттері түзілмей, полимер макромолекулалары арасында тартылу күштері басым болады. Гель суда неғұрлым көбірек болса, бұл эффект соғұрлым күштірек болады. Коагуляциялық құрылымдардың түзілуі мен қасиеттеріне бірнеше фактор әсер етеді, олар:

- коллоидтық ерітіндідегі бөлшектердің концентрациясы;

- дисперстік бөлшектердің формасы (түрі);

- температура;

- механикалық әсер (араластыру)

2. Кристалдық-конденсациялық құрылымдар (цемент суспензиясы; мармелад; кальций сульфатының суспензиясы, әшекей тастар)Конденсациялық құрылымдар фазалық контактілер арқылы түзіледі. Фазалық контактілердің ерекшелігі – олардың ауданы молекулалық өлшемдерден едәуір артық (үлкен) және бөлшектер арасындағы әрекеттесулер когезиялық күштермен анықталады. Осы себептен коагуляциялық контактіге қарағанда, фазалық контактілердің беріктігі жоғары болады.

Фазалық контактілер мен оларға сәйкес құрылымдар конденсациялық және кристалдық деп бөлінеді. Конденсациялық құрылымдар суытылған (қатырылған) балқытпа немесе аса қаныққан ерітінділерден қатты аморфты бөлшектерді алғанда түзіледі. Конденсациялық құрылымдарға силикагельдер мен алюмосиликаттар жатады. Натрий силикатының қышқылымен әрекеттесу нәтижесінде силикагельдер аморфты фаза түзеді. Коагуляциядан кейін түзілген кремний қышқылының золігель түзеді. Дисперстік ортаның (Na2SiO3) аса қанығуына байланысты гельдің дисперстік бөлшектері бірігіп, фазалық контактілер түзеді.

Кристалдық құрылымдар кристалдық дисперстік бөлшектердің бірігу нәтижесінде пайда болады. Мұндай құрылымдардың типтік өкілі – поликристалдық металдар мен минералдар.

Фазалық контактісі бар құрылымдар коагуляциялық контактілерге қарағанда берік болады және берік, бірақ сынғыш материалдарға ұқсас болады. Олар пластикалық диформацияға қабілетті және тиксотропиялық қасиеттерді көрсетпейді.

Бірінші типтегі кеңістіктік құрылымдар суспензиялар және зольдермен қатар полимерлердің ерітінділерінде де пайда болады. Макромолекулалардың анизотроптылығы және полимерлі тізбектердегі полярлы мен полярсыз топтардың болуы полимер ерітінділерінің құрылымдануына әкеледі. Мұндай ерітінділерде дисперсиялық әрекеттесулер не сутекті байланыстар арқылы тиксоторопты құрылымдар түзіледі, немесе макромолекулалар арасындағы химиялық әрекеттесулер нәтижесінде қайтымсыз конденсациялық құрылымдар пайда болады.

Бөлшектері ұсақ агрегаттық тұрақты жүйелерде екінші типтегі құрылымдар пайда болады, яғни олардың потенциалды қисықтарында екінші энергиялық минимум болмайды. Сонымен қатар мұндай жүйелерде бірінші минимумда да бөлшектер әрекеттесе алмайды. Сондықтан осындай тұрақты жүйелердегі құрылымдар тартылу емес, тебісу күштері арқылы түзіледі. Құрылым түзілу үшін дисперстік фаза концентрациясын арттыру арқылы «тарығу жағдайын» туғызу керек. «Тарығу жағдайына» бөлшектердегі беттік қабаттар әкелуі мүмкін. Нәтижесінде бөлшек-тің көлемі өзінікінен үлкен болып, оны «тиімді көлем» деп атайды. Бөлшектің өз көлемінен тиімді көлемі едәуір үлкен болуы мүмкін.

 

39. Құрылымтүзілу дегеніміз – кеңістікте дисперстік жүйелердің бір-бірімен байланысып кеңістікте құрылымға ие болуы;

мысалға мармелад, холодец, қамыр, тіс пастасы, пласилин, сағыз, керамикалық масса, кондитерлік массалар, нан, сары май, безе, торт кремдері, бетондар, пенобетондар, ұнтақтардың пресстелуі нәтижесінде пайда болған материалдар және т.б.

Барлық дисперсті жүйелерді екі негізгі топқа бөлуге болады: коагуляциялық типтегі контактысы құрылымдар (коагуляциялық құрылымдар) және фазалық контактылы құрылымдар (кристалдық құрылымдар).

Коагуляциялық құрылымдарда бөлшектер контакт кезіндегі әрекеттесу олардың «өзара жанасуымен» – дисперстік ортаның сақталатын тепе‑теңдік қабықшасы арқылы немесе тікелей жанасуымен шектеледі. Мұндай контакт пен құрылымға жалпы механикалық қайтымдылық – механикалық бұзылудан кейін өз бетімен қайта құрылым түзу (тиксотропия) тән.

Фазалық контактыларда бөлшектердің байланысуы элементарлы ұяшық ауданынан біршама көп ауданының жақын әсерлесуші когезия күштері арқылы жүзеге асады.

Мұндай контактылық бет поликристалдық материал түйіршігінің шекарасының ауданына тең, ал бір бөлшектен екіншіге ауысуы бір фаза ішінде (бұл құрылымның аты да осыдан) іске асады. Тиксотропия қасиетіне ие коагуляциялық құрылыммен салыстырғанда фазалық контактылы құрылым қайтымсыз бұзылады. Мұндай құрылымдар ұнтақтық материалдардың нығыздалу процесінде, аса суытылған балқыманың жаңадан түзілген дисперсті фазасының конденсациясы мен кристалдануы кезінде пайда болады. Соңғы екі жағдайда жаңа фазаның түзілетін бөлшектері барынша тығыз құрылымдық қаңқа немесе кеуексіз монолит түзіп, тұтасып кетеді. Мысалы, жасанды тас алудағы цементтің және бетонның қатуы кезіндегі механизм.

Ребиндер конустық пластометрі дисперсті жүйелердің шекті ығысу кернеуін өлшеуге негізделген және үлкен дискке асулы металдық жіпке байланған конуспен сипатталады. Қарсы ұшына теңестірілген гирі бар ұяшық орнатылған. Үйкелісі минималды, жеңілқозғалғыш дисктің ауырлық күшінің ортасына блок орнатылған (14 сурет). Ол тепе-теңдікті ұстап тұрады.

Шекті ығысу ыдысқа салынған зерттелетін затқа белгілі бір салмақ кернеуі себебінен енгізілген конустың тереңдігінің шамасымен анықталады.

Металдық жіпке байланған конус белгілі бір гирді абайлап алып тастағаннан кейін массаны теседі. Конустың тесуі конус өзегіне бекітілген микрошкала арқылы анықталады.

Пластикалық беріктілікті мына формула бойынша анықтайды:

 

(63)

 

мұнда F – конустың қарсы жағынан алынған жүктің шамасы, г; h_m – тесік тереңдігі, см; K_α – конус бұрышынан тәуелді тұрақты шама:

(64)

 

мұнда α=40^o болғанда K_α=0,77; α=45^oболғанда K_α=0,658; α=60^oболғанда K_α=0,41; α=90^oболғанда K_α=0,159 шамасына тең.

Берілген күш әсерінен конус ұшы жүйенің көлденең бетімен құрылым интенсивті бұзылатындықтан алдымен тез, содан соң баяу бата бастайды, жүйенің бұзылу дәрежесі бірден азаяды және конустың жоғарғы бөлігі тіптен бұзылмаған құрылым бөлігінде тоқтайды, яғни бұл құрылғыда күрделі деформациялардың даму эффектісі бақыланады.

 

40. Максвелл және Кельвин-Фойгт үлгілерін кезектестіре жалғастырғанда серпімділік деформациясы, эластикалылығы бар, сонымен қатар релаксациялануға қабілетті кернеуі бар жүйе пайда болады. Мұндай құрамдас үлгінің деформациялық қисығы 7,ә суретте көрсетілген.

Математикалық түрде бұл үлгі келесі теңдеумен сипатталады (Р = const кезінде):

Мұндағы

 

мұнда γ –салыстырмалы толық деформация; γ_о – лездік эластикалық деформация; γ₁ – баяу эластикалық

деформация; γ_пл–пластикалық деформация.Көптеген фазааралық полимерлік қабыршақтардың деформациялық қисықтары деформациялық қисыққа ұқсас болуы мүмкін. Тұрақты ығысу кернеуі әсерінен уақытқа тәуелді деформация өзгерісін көрсететін деформация қисықтарын γ=f(t) 1 теңдеуі арқылы өңдеп жүйенің құрылымдық-механикалық константаларын анықтауға болады. 1 теңдеу Максвелл-Шведов-Кельвин үлгісінің реологиялық қасиетін сипаттайтын математикалық теңдеу.

Құрылымданған пастаның, полимерлік қабыршақтың механикалық қасиеттері бір-бірінен тәуелсіз бес константамен сипатталады:

1. Серпімділік (ығысу) модулі Е₁, (Н/м², дин/см²) немесе шартты-лездік серпімділік модулі

 

,

мұнда а – масса қабатының қалыңдығы. Бұл модуль лездік эластикалық деформацияға γ ₀ сәйкес.

2. Эластикалық модуль

 

; (Н/м², дин/см²),

 

мұнда γ_m– максимальды деформация және баяу эластикалық деформацияға γ₁сәйкес.

3. Тепе-теңдік модулі

 

(Н/м², дин/см²),

бұл толық дамыған эластикалық деформацияға сәйкес.

4. Пластикалық тұтқырлық

 

(пуаз, Па·с)

 

мұнда Р- – стационарлы ағуға әсер етуші кернеу.

5. Ағудың нақты шегі Р_К1, (Н/м²_, дин/см²)

- d γ/ d τ=f(Р) қисығынан көлбеудің Р координатасымен жанасқан мәнінен алынады.

Ағудың нақты шегінен аз кернеулерде серпімділік, серпімділіктен кейінгі өзгеріс және ньютондық аса тұтқырлығы бар баяу ағу байқалады.

Тәжірибелерден алынған константаларды пaйдаланып құрылымдық-механикалық сипаттамаларды табуға болады:

1. Максвелл релаксация периоды ; сек

2. Эластикалылық Деформацияланушылық ; ; ;

3. Аққыштық Пластикалылық (Воларович бойынша)

; сек^-1

4. Құрылымның тұрақтылығын (әр түрлі технологиялықпроцестердегі қолданылуына қарай) сандық түрде бағалау үшін тұрақтылық коэффициенті ұсынылған:

 

,

 

мұнда γ₀, % - лездік эластикалық деформация; С, % -дисперсті фазаның концентрациясы.

Бұл қатынас негізгі факторларды ішінара байланыстыра отырып, дисперсті жүйелердің, соның ішінде сазбалшық суспензиясының тұрақтылығын анықтайды және кеңістіктік құрылымтүзілу кезінде суспензияның фазаға бөлінбеу қабілетін көрсетеді.