Пивинский Ю.Е., Ромашин А.Г. - Кварцевая керамика (1049256), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Обобщенная кривая вязкости суспензий кварцевого стекла в зависимости от поили С описывается змпирическими уравнениями: Следует отметить, что степень точности !приведенных уравнений определяется структурированностью суспензий. Для суспеизий с сильно выраженными дилатантными или тиксотропиыми свойствами разница между расчетными и экспериментальными результатами может составлять до 30% (по минимальным значениям вязкости з1яов). Более сложной является концентрированная зависимость вязкости, определенной при различ!ных степ!еиях структутрирования суспензий. В качестве примера на рис. 32 показана зависимость з) — р, для суспензии с исходной плотностью 1,99 г/сма и тиксотропно-дилатант!ным характером ее поведенная при трех скоростях деформации: 0,5 с ' (кривая т), 40с-' (кривая 2) и 150с ' (кривая 3). Скорости деформации 0,5 с-' соответствуют максимальные показатели т! (тиксотропное течение), 40 с-' — ми~иимальные значения т) (переход тиксотропиого течения в дилатантное), 1!50 с — ' — повышенные значения т! (дилатантиое течение).
Как следует из рис. 32, в области высоких значений ро между кривыми г,и 2 наблюдается отличие показателей вязкости примерно в 10 раз и только й!о мере уменьшения рс кривые сближаются, что свидетельствует о падении аномальных свойств суспензий по мере умеиь- 91 г « «е 40 то Ф бо о 4П ~5'.. гп и впп г4 ~- 1б Ооо Обо ООО ОП ОИ и хппо 4ппп о,г аВП аау ООО пас Опг пи Рис. Ж. Зеиисимость скоРости передвижевия исргсия в мооилометре для суспепиии кеврцевого стекле с вермиетым ивполиителем прв С -одй ЬЧ п 0ЛЕ <2) Рис, 0$, элвисам ость ивков. мильпо достижимой скорости сдвиги ог пснцеягрецик суспеиввй квирцевого стекла гп пп и О 7ВО або ЗЭР «ого ббп Р,дан.сом ' Рвс.
50. Зеевспмосгь скорое«м сдвиге я вявкосп«от ивпряжемвя сдвига для срцкиедиспорсиык суспеивий кверцевого стекле (поиуяениык оуслсядировепием) с рввляоиой коицемервцией: 1 — с — 0,05; и — 0,05) 2 — с — 0,70; л — 0,575; С вЂ” 0,7йп и — 0,01 шения их плотности. Зависимость 71 — р, свидетельствует о том, что дилатантное течение для указанной суспензии пРекРащаетсн пРи Рс.(1,96 г/смв, а тиксотРопное — при р,=1,91 г)смв. Исключительное влияние концентрация суспеизий оказывает на их дилатансию.
Последняя определяется прежде всего показателем п, нли С„„. На рис. ЗЗ представлены на работе [14] 4)еологические кривые суспензий кварцевого стекла с различными показателями С, и а„. В области изученных напряжений сдвига вязкость суопензий возрастает ~на несколько порядков, а скорость деформации только до определенных значений, зависимых от С, и л„суспензий. После этого, несмотря на увеличение Р, скорость деформации резко замедляется, что обусловлено исключительно резким ростом вязкости системы и ее переходом в твердообразное состояние. Зависимость максимально достижимой скорости деформации суспензий от их С, и п, ~показа~на на рис.
34. С увеличением степени концентрации уменьшается и величина Р, при которой достигается у„,к. Реологическое поведение предельно концентрирован«ной суапензии с зернистым наполнител~ем по данным, полученным на мобилометре, для двух значений С, показано на рис. 35. Разница в значении С„на 0,03 приводит йз ыи ~ во т 4 ви ча к резкому отличию реологических (бривы~х. Если при С,=0,84 отмечается тенденция перехода суспенний в твердообразное состояние (кривая 2), то (при С,=0,82 достигаются значительно большие значения )г, возрастаюйцие с увеличением гз, и система приобретает равновесную скорость деформирования.
Реологяческие кривые (брупно(дисперсных суспензий кварцевого стекла, полученных одностадийньгм методом для ~лучаев различной концентрации, показаны на рис. 36. Существенную дялатансию (проявляет суспензия с С =0,86, незначительную — суспензия с С = =0,805.
Суспензия же с С,=0,78 по своему поведению и (лп оооо боои,яио оооо и моо авиа ип оооо бкв' Адил см г Рае. 66. Заымамость скоросга одавга в зязкоста от ааарпжеаня одыпа для к(блщодвпарсных суспеазнй кварцевого стекла с разлачвой ковпсвтрацаей: ( Со 0,964 л, — 0,66; У вЂ” С 0,609( л, — 0,69; Π— С вЂ” 0,66; л -0,94 близка к ньютоновской, ее вязкость при увеличении Р с 65 до 2600 дин см й повышается только на 1,5 П. 'Между тем для предыдущих суспензий 5109, пелученных суспепдированием, я(рко выраженная дилатансия проявлялась при значительно меньших значениях С,. Указанная закономерность зависимости дилатансни от п„подтверждена 1781 не только для суспензий кварцевого стекла, но и для суопензий синтетического и кристаллического 5109, А1909 (коруида).
На рис. 37 представлены обобщенные данные по зависимости дилатансии зтих суопензий от значений их Се и л„. При этом в качестве меры дилатансии, принято увеличение (приРост) вязкости суспензий при десятикратном увеличении величины напряжения сдвига — от 65 до 650 дин.см ', В зависимости от вида суспензия днлатансия проявляется в щи~роком интервале значений С, от 0,55 до 0„85. Однако если рассматривать относительную степень ио( концентрации, то дилатансия начинает проявляться только при значениях л„превышающих 0,75. Для большинства же суспензий существенный рост дилатансия наблюдается в области п„, превышающей 0,85. б ад5 и,55 а75 ив5 025 и,в5 ав5 с„- и; иго а,(5 аоо ь'гг Рас.
Зт. Зааасемость показателя далатанснк от объемного содержзвня твердой Фиан, отаотлтелъагй степмщ кокцентрацнн в обьемюмъ содчпаавая кеветпяеока свободной днспгрсноаной среды оуслензнй: (-глвнозем," у — «аарцеаое стекло (еуспенза», получевеа» суспыщн. роззвнем, с чзсгкчаой сщбвлевацнейп Π— мрастаал~чеоккй кремне. зем; 4-савтегкчвжай креыкезем; б — пзарцевое отекло (арупнозеран. стая стабвлвзвроаавная суспевеая, полученная сваостаднйнмм методом с насыщенном( Склонность к дилатантному течению в большой степени зависит от дисперсности, степени полидисперсности твеРдой фазы, формы зерен, степени стабилизации суспензии, технологии получения и других факторов. Это хорошо подтверждается данными по поведению двух суспензий кварцевого стекла (кривые 2 и 5, рис. 37).
Если у суспеизии, соответствующей кривой 2, существенная дилатансия проявляется яри значениях С„ и и соответственно 0,65 н 0,80, то для случая другой суспензии (кривая 6) она сдвигается в область значительно больших значений указанных величин. Указанное отличие обусловлено ~различной технологией получения суспензий, дисперсностью твердой фазы и степенью стабилизации.
Все факторы, способствующие увеличению показателя Св оти, повышают и значение С, суспензии, при котором проявляется дилатзнсия. Анализ экспериментальных данных, суммированных на рис. 37, показывает, что механизм дилатансии определяется недостаточным объемом кинетически свободной диоперсионной среды С оти в процессе деформации суспензий. Процесс деформирования таких суспензий приводит к образованию непосредственных контактов и формированию структурной сетки, м~ежчастичный объем которой больше исходного [77, 781.
Влияние дисиерсности „ Если у стабилизированных крупнодиоперсных или среднедисперсных суспензий отмечается дилатантный или ньютоновский характер течения, та с повышением степени дисперсности жиже определенной границы, их реологическое ловедение существенно изменяется и начинает появляться тиксотропное. Особенно это отмечается у тонкодиспероных суопензий с преобладающим (выше 60%) содержанием частиц до 5 мкм. Реологическая кривая тонкодисперсной суспензия (80% до 5 мкм) показана на рис. 38, из которого следует, что ее вязкость в процессе изменения напряжения сдвига от 10 до 400 дин см-' уменьшается примерно на три порядка.
В указанном случае .появление тиксотропии суспензии обусловлено, видимо, возрастанием сил сцепления частиц по мере повышения их дисперсности н частичной коагуляцией за счет меньшего значения рН. Если дисперность находится в области между средним и высоким содержа~кием тонкой фракции н суспен, зии при этом обладают повышенной плотностью (> 1,95 г/сми), у них может отмечаться тиксотропнодилатантный характер поведения.
В качестве примера на рис, 39 (кривая 1) показана зависимость 21 — Р для высокоплотной суспензии с тиксотропно-днлатантным характером поведения. Даже незначительное понижение ее концентрации приводит к Рис. 28. Зависимость инакости от иавйянсевня однако для тониодвсперсвод суопевявн иаандевно стекла Гевсп~ц - 2 мнм — 22Ъ. с -оэм 97 С Зак. Ь22 изменению общего характера течения и она становится тиксотропной (кривая 2). Если указанную суспензию подвергнуть продолжительному старению (хранению в покое при условиях, исключающих высыхание), то ее структура претерпевает существенные изменения.
Последнее показано на рис. 40. Прежде всего, появляется первоначально отсутствовавший предел текучести Ра, (до 20 †1 дин см-'), прочность тиксотропной структуры (разница между 2), и 21 ) резко возрастает, При ассе этом появляется вязкий гистерезис (разница в 21 системы до и после разрушения).,ср Ширина гистерезистой петли отчетливо свидетельствует о существенном разруше- зес нии при деформцровании в ~ вискозиметре образовавшей- ет ся коагуляцпонной струк- гас туры. Изменение характера ~ реологического поведения иа (переход из ньютоновского или дилатантного в тиксотропный нли тиксотропнодилатантный тнп) при уве- р дв ам зрс дср ив лнчении диспероности сус- йспя.в- пензий обусловлен, вероятно, следующим. С увеличением дисперсности твердой фазы в суспензии при равном объемном ее заполнении уменьшается расстояние между частицами.
Так, например, для суспензни кварцевого стекла рс=!,90 г1см' при уменьшении среднепаверхностного диаметра частиц с 6 до 2 мкм расчетное значение расстояния между частицами уменьшается с 0,75 до 0,25 .мкм. Уменьшение размера частиц соответственно увеличивает вероятность попадания частиц в сферу взаимного притяжения (за счет сил Ван-дар-Ваальса). Очевидно, что любое притяжение между частицами увеличивает вязкость суспензии особенно в области малых напряжений сдвига.
В работе 1751 было изучено влияние зернистого иа- гоп гао ию газо г/д гпп та гпп ц- тп аа )пп гпа )пп юп аа 98 4* Зан. 5М Рмс. 39. Зазванность аквкостм ог напряжения сдвига для тжссотроппо-пмлатамтвой суспапзнп кварцевого стекзю с нсходкой плотностью 1,99 г)см' (!) в после раажвжеаня до нломюсвя 1,96 г)см' (3) а гап агп упп )ай о !ппп п,дин хм ! Рвс. Е). Заввсвмость вязкостн от напряженна сдвнгз суспензнв кварцевого стекла с ! =1,96 г)слг', подвергнутой ствревню (60 г) полнителя (0,315 — 0,5 мм) на реологические свойства оуопевзии кварцевого стекла (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
