Стабилизация дисперсий

Большинство дисперсных систем термодинамически нестабильно и склонно к раз­рушению. Различают два вида устойчивости неоднородных систем: агрегативную и ки­нетическую. Потеря агрегативной устойчивости связана со слипанием частиц дисперс­ной фазы и осаждением образующихся агрегатов. Этот процесс называют флокуляци­ей. Флокуляция уменьшает поверхность раздела фаз пигмент - ере/:,а. Кинетическая устойчивость обусловлена тепловым (броуновским) движением частиц.

Причину термодинамической нестабильности дисперсий поясним на примере капли эмульсии, при делении которой общая поверхность увеличивается (рис. 1.3).

Стабилизация дисперсий

Работа

подпись: работа

Половинный объем г = 0,8 мкм V = 2,1 мкм3 А = 7,9 мкм2

подпись: половинный объем г = 0,8 мкм v = 2,1 мкм3 а = 7,9 мкм2

Шарик г = 1 мкм V = 4,2 мкм3 А = 12,6 мкм2

подпись: шарик г = 1 мкм v = 4,2 мкм3 а = 12,6 мкм2Для увеличения поверхности капли молекулы должны переместиться из объ­ема к ее поверхности, т. е. преодолеть ко­гезионные силы, а значит, произвести оп­ределенную работу (затрату энергии). Поэтому две разделенные частицы обла­дают большей энергией, чем одна круп­ная частица. Необходимая работа (рас­ход энергии) рассчитывается по формуле

2 Шарика

подпись: 2 шарикаЛ/ = у* ДА,

АобЩ= 15,8 мкм2 т. е. ДА = 3,2 мкм2

подпись: аобщ= 15,8 мкм2 т.е. да = 3,2 мкм2Где Л/ - работа (энергия); у - поверхностное натяжение (си­ла/длина = энергия/поверхность);

ДА - увеличение площади поверхности. Таким образом, работа Л/ пропорци-

Рис. 1.3. Деление эмульсионной капли (увеличение ональна Увеличению площади поверх-

Поверхности раздела фаз) ности ДА и поверхностному натяжению у,
т. е. чем больше поверхность и поверхностное натяжение, тем выше энергия дисперсной системы и меньше термодинамическая стабильность.

Дисперсии пигментов и полимеров могут быть достаточно стабильными и сохра­няться в течение нескольких месяцев или лет. Их принято считать метастабильными системами.

Устойчивость дисперсий обеспечивается за счет электростатической или стериче - ской стабилизации, при этом флокуляция может быть значительно затруднена.

Комментарии закрыты.