Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 4 (1110091), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Наиб, распространение имеют П. с размером частиц от 1 до 100 мкм. Уд. межфазная нов-сть таких П, меняется в широких пределах — от неся, мз/г (аэросил, сажа) до долей м'/г (мелкие пески). Высокодисперсные П. с частицами размером < 1 мхм, взвешенными в газовой фазе и участвующими в броуновском движении, образуют аэрозоли (пыли, дымы). Структурно-реологичесиве свойства. Наряду с развитой межфазной пов-стью, обусловливаюгцей мн.
св-ва П. как высокоднснерсных систем, важнейшее значение имеют структурно-реологич. св-ва: способность к необратимым сдвиговым деформациям (течению), образование обратимо разрушаемых контактов между частицами (структурирование) и др. Оси. реологич. характеристики П.-предельное напряжение сдвига и эффективная вязкость. В рамках механики сплошных сред, начиная с 'работы К. Кулона (1773) до 2-й пол.
20 в., П, рассматривались как пластич, тела и на основе теории пластичности были сформулированы условия мех. деформации П. В частности, сдвиговая деформация П. наступает при предельном напряжении сдвига т, обусловленном двумя факторами: притюкением часпш П. друг к др)ту (аутогезией)и трением между частицами П.(обычно наз. внутренним трением, но не связанным с диссипацией энергии деформирования). Согласно условию Мора — Кулона, т = С"+ !8 а о„ (1) 13б ПОРОШКОВАЯ 73 1 — Е ') т /т„м, = 1 — 2,5(1 — (. ! — Е„а) (5) 137 где С-сопротивление деформированию, связанное с аугогезией, а-угол внутр трения, о„— нормалъиое напряжение (80 а о,-сопротнвление, обусловленное внутр. трением). Аутогезия определяется гл. обр.природой н силой межчастичного взаимодействия (см.
Адгеэткч). Осн. вклад в межчастичные взанмод. в П, дают лгеоклголекуллрноге нзпилюдейгтныл и электростатнч. отталкивание, связанное с заражением пов-сти при перемещениях частиц друг относительно друга и их соударениях. Роль электроотатнч. взаимодействия особенно важна при взаимодействии полимерных часпщ. Условие Кулона — Мора позволяет сформулировать критерий для различения «связньтхтг П., в к-рых аутогезия велика и частицы сцеплены друг с другом, т, е, система обладает нек-рой структурой, и «несвязных» Па в к-рых сопротивление сдвигу обусловлено лишь трением между частицами. Критерий связности имеет вцд: а„» С.
Согласно модеди, разработанной П.А. Рсбиндером, Е, Д. Щукиным и П.Я. Марголис в 1964, аутогезия частиц монодисперсного П. приводит к возникновению пористой структуры, образованной цепочками из и частиц, вытянутыми в трех взаимно перпендикулярных направлениях, причем и связано с порисхостью Е структуры соотношением: и Е = — (Зл — 2). б 3 В рамках этой модели сопротивление деформированню С соответствует предельному напряжению сдвига пористой структуры и м.б, определено выражением: ау„н"' = «Р, ((гр)гбт, (3) где и-коэф, порядка единицы, характеризующий геометрию упаковки частиц, р, -сила связи между частицами, л число связей в единице объема,гу (гр)-ф-ция, определяющая объемную концентрацию г!7 частиц (число частил в единице объема), б-характерный размер частиц.
Учитывая, что структура П. возникает при условии, когда вес частицы 6 = тпд < д.' Р„ (м-масса частицы, д †ускорен сноб. паде;=! ния), а также полагая, что для в-ва плотностью р лт б' можно выразить критерий связности частиц в П. как кри гич размер б„, (Н Б Урьев, 1975): б =(Р /рй)'" Если между частицами действуют силы мол. притяжения, бк изменяется от 100 до 500 мкм; для увлажненных П., в к-рых существенны капиллярные силы, значения б„, на порядок больше, Связными П. являются высокодисперсные системы с диаметром частиц б «б„, несвязйыми П, — грубодисперсные системы.
Значение б„„служит также критерием агрегируемости частиц П. Для связных П. разрушение, вызываемое растягивающими усилиями, целиком определяется аутогезией. Прочность на разрыв тв (предельно допустимое растяжение) зависит от объемного содержания частиц (илн пористости П.) и м. б рассчитана на основе тех или нных предположений о структуре П. Согласно модели Ребиндера, Щукина и Марголис, при плотной кубич. упаковке сферич. частиц пористость структуры Е = 0,52 и прочность на разрыв имеет макс.
значение т„„,. Для сыпучих материалов с Е < 0,52 прочность т, м. о рассчитана по ф-ле: 1(па (4) Для П, с пористостью Е> 0;52 можно определить т, на основе предположения о случайаой упаковке частиц. Наиб прочностью т„„, обладают П. с мнним. пористостью Е„ж 0,39 — 0,41 (после виброуплотнения Е может достигать 0,3б-0,37).
Зависимость т, от Е выражается соотношением; Структурно-реологич. характеристики П. можно регулировать в широких пределах, модифицируя межфазную пов-сть добавками ПАВ. изменением формы частиц и т.и. Во 2-0 пол. 20 в. развитие новых технологий переработки порошковых материалов привело к необходимости изучения поведения П. в динамич. условиях (под воздействием вибрации, в потоке газа, при псе«дора«и!камки и др.). Особенность динамич. поведения П.— течение при сдвиговом напряжении, меньшем предельного, причем, как правило, П. течет как неиьютоновская жидкость (см. Реологыл). Агрегация частиц рассматривается как одна из причин неньютоновского поведения. Эффективная вязкость ц,о агрегированного П.
зависит от безразмерного параметра ту(цу), где ц — вязкость неструктурированного П., заполняющего пространство между агрегатами, у — скорость сдвига. Соответствующая зависимость выражается степенной ф-цией: пы«еуй = (т/цу)". Показатель степени и — эмпнрич. параметр, для большинства П. принимает значения в интервале от 0,5 до 0,7, Вязкость т) можно определить, рассматривая П.
как систему твердых, не связанных сферич. частиц. В рамках механики мн. частиц установлено, что существует миннм. вязкость (наиб. текучесть) П. как ф-ция параметров внеш. воздействия (скорости подачи газа, амплитуды или частоты вибрации). Эти параметры являются оптимальньнкн дла мн. технол.
процессов (нанр., для перемешивания). Порошиообразиые материалы. В технике и технологии П. с размером частиц от 1 до 100 мкм — минер. вяжущие (цементы, известь, гипс и т.п.), удобрения, пожаротушащие средства, твердые компоненты в произ-ве керамики, металлокерамнч. изделий, наполннтели для пластмасс, резин и др.„а также пнщ. продукты (мука, сахарная пудра, какао-порошок), лек. и косметич. ср-ва. Важнейшие технол. св-ва таких материалов-сьшучесть (величина, обратная вязкости), уплотняемость (определяется кинетнкой изменения объема П.
под действием динамич. нагрузки и достигаемой объемной плотностью), слеживаемость в процессе хранения (образование структур с прочностью, превышающей первоначальную). Слеживаемость П. может быть следствием песк. факторов. Р-римые в воде П, (напра минер. удобрения) проявляют склонность к слеживанню при увлажнении и последующем высушивании, т. к, по достижении пересыщения р-ра выделяются кристаллы, к-рые образуют «мостики срастания» между частицами П. (кристаллизац.
структуры; см Слтрукгиурообризовании). Минер. вяжущие слеживаются при длит. хранении на воздухе вследствие увлажнения, т.к образующиеся продукты гидратации менее растворимы в воде, чем исходные П., и при пересыщении выделяются кристаллы-мостики срастания. Слежнваемость П.при хранении в емкости может вызываться увеличением площади контакта между частицами в результате их пластнч. деформапии под действием веса вышележащих слоев. Для предотвращении слеживания гнгроскопичные П. гцдрофобизуют, модифипируя пов-сть частиц с помощью ПАВ, а в ряде случаев вводя твердые высокодисперсные нерастворимые в воде добавки. Кроме того, особое внимание уделяют герметизации емкостей для хранения П., ограничивают сроки хранении н т. п.
Л и. Знмоа А Д, Аилрнанов Б И., Аутомхиасыпучик материалов,м., !978, Урвев Н Б., Выгакоконпентрнраввйные лнсперсиые системы, М, !980, ага ке, Фнсико-химические основы мхнологии лиспераных систелг и мнериалав, М., Щ88; Механика гранулированных сред. тсориа бысгрых лвниеиип, пер с англ., М., !988 См ыкне лит при сг Ф тика-к мимогал мехиии и Н Б' Урме ПОРОШКОВАЯ МКТАЛЛУРГй)Я, область науки и техники, охватывающая совокупность методов изготовления уюрошков металлов, сплавов и металлоподобных соеда полуфабрикатов и изделий из них ипи их смесей с неметаллич. порошками без расплавления осн.
компонента. Практика изготовления металлнч. порошков и спеченной металлич. губки (криши)„получаемых восстановлением оксидов металлов углеродом, известна с глубокой древности. Порошковое золото применяли для декоративных целей за 138 74 ПОРОШКОВАЯ 3000-3500 лет до нашей эры. Железные орудия, найденные при раскопках в Египте и Вавилоне, были изготовлены с использованием отдельных методов П.м, Общепризнанным основоположником совр.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
