Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы


Скачать 3.25 Mb.
Название Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы
страница 3/19
Тип Реферат
rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Реферат
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   19

2.2.Структура и свойства пен

Для получения устойчивых пен жидкая фаза должна содержать по крайне мере два компонента, один из которых обладает поверхностно-активными свойствами и способен адсорбироваться на межфазной поверхности. Пена представляет собой дисперсную систему, состоящую из ячеек- пузырьков газа (или пара), разделенных пленками жидкости. Пены, в которых дисперсной средой является твердое вещество, образуются при отверждении растворов или расплавов насыщенных газом. Структура пен определяется в основном соотношением объемов газовой и жидкой фаз, поэтому ячейки пены могут иметь сферическую или многогранную (полиэдрическую) форму. Например, ячейки пены принимают форму, близкую к сферической, если объем газовой фазы превышает объем жидкости не более чем в 10-20 раз, причем пленки пузырьков имеют относительно большую толщину. Если соотношение объемов газовой и жидкой фаз больше 20 и они разделены тонкими жидкими пленками, то их ячейки представляют собой многогранники. Причем в процессе старения пен шарообразная форма пузырьков превращается в многогранную [65].

Плато сформулировал [65] следующие геометрические правила, определяющие структуру пены: в каждом ребре многогранника- ячейки сходятся 3 пленки, углы между которыми равны и составляют , причем места стыков пленок (ребра многогранников) характеризуются утолщениями, называемыми каналами Плато-Гиббса, образующими в поперечном сечение треугольник и представляющие собой взаимно связанную систему, пронизывающую весь каркас пены; в одной точке сходятся четыре канала Плато, образуя одинаковые углы в 109°28¢. Истечение жидкости в пузырьке пены приводит к уменьшению поперечного сечения каналов Плато, следствием чего является возникновение градиента капиллярного давления. Под действием разности давлений в пленках пены происходят капиллярные явления: всасывание междупленочной жидкости, а также диффузия газа между пузырьками. Процесс всасывания представляет собой течение жидкости по каналам Плато в сторону утолщенных участков, которые находятся под меньшим давлением.

Механизм образования пузырька пены заключается [66] в формировании адсорбционного слоя на межфазной поверхности газообразного или парообразного включения в жидкой среде, содержащей ПАВ. Скорость формирования этого слоя определяется скоростью диффузии молекул ПАВ из глубины раствора к поверхности включения. При выходе пузырька на поверхность раствора он окружается двойным слоем ориентированных молекул.

Для характеристики пенных систем используют следующие параметры:

  1. Пенообразующая способность раствора или вспениваемость - это количество пены, выражаемое ее объемом (в мл) или высотой столба (в мм), которое образуется из постоянного объема раствора при соблюдении определенных условий в течение данного времени.

  2. Кратность пены - , представляет собой отношение объема пены к объему раствора , пошедшего на ее образование, где - объем газа в пене.

  3. Стабильность или устойчивость пены - ее способность сохранять общий объем, дисперсный состав и препятствовать истечению жидкости (синерезису). Часто в качестве меры стабильности пены используют время существования или «жизни» элемента пены или определенного ее объема.

  4. Дисперсность пены - задаваемая средним размером пузырька, распределением пузырьков по размерам или поверхностью раздела раствор-газ в единице объема пены.

Для получения устойчивых пен жидкая фаза должна содержать по крайне мере два компонента, один из которых обладает поверхностно- активными свойствами и способен адсорбировать на межфазной поверхности. Строение молекул ПАВ влияет на пенообразующую способность растворов, например для натриевых солей жирных кислот нормального строения она повышается с увеличением длины цепи углеводородного радикала [67]. Наибольшей пенообразующей способностью в ряду растворов солей насыщенных жирных кислот обладают водные растворы солей миристиновой кислоты с концентрацией 0,5 г/л (25-30 °С). Растворы натриевой соли каприновой кислоты не пенятся при концентрации до 1,7 г/л, а растворы солей лауриновой кислоты при этой концентрации дают относительно небольшой объем пены. Растворы стеарата натрия пенятся еще хуже. Наибольшую пенообразующую способность в ряду солей ненасыщенных кислот имеют растворы олеата, для линолеата она значительно меньше, а растворы лицинолеата вспениваются очень слабо. Разветвленность молекул солей жирных кислот положительно влияет на пенообразующую способность их растворов.

Пенообразующая способность водных растворов первичных алкилсульфонатов (20 °С) возрастает с увеличением длины углеводородного радикала, достигая максимального значения для додецилсульфата. У более высокомолекулярных гомологов пенообразующая способность при комнатной температуре ниже из-за меньшей их растворимости в воде. Вторичные алкилсульфонаты в этом отношении ведут себя подобно первичным.

Растворы алкилсульфонатов, начиная с С11, обладают высокой пенообразующей способностью при концентрациях около 0,5 г/л, причем максимальное значение достигается для гомолога С15, а у более высокомолекулярных алкилсульфонатов она ниже. Пенообразующая способность растворов ПАВ зависит от расположения в молекуле гидрофильной группы: чем ближе она расположена к середине молекулы, тем активность растворов выше. Присутствие дисульфонатов, образующихся при производстве алкилсульфонатов, вызывает уменьшение пенообразующей способности. Увеличение рассматриваемых свойств данных соединений с ростом длины цепи углеводородного радикала обусловлено повышением их поверхностной активности вследствие усиления «выталкивания» из воды гидрофобных частей молекул. Однако с удлинением алкильной цепи свыше 14 атомов углерода возрастает роль агрегирования молекул внутри раствора, что способствует увеличению поверхностного натяжения и уменьшению пенообразующей способности. Считается, что вещества, содержащие в алкильной цепи 8-10 атомов углерода, как правило, либо обладают низкой пенообразующей способностью, либо не обладают ею вообще; это же относится к соединениям с С16 – С19. Максимальной вспениваемостью обладают вещества с 12-15 атомами углерода, причём различий между сульфатами и сульфонатами не обнаруживается.

Пенообразующая способность растворов ПАВ зависит также от вида катиона, например высота столба пены (в мм) для различных мыл (соответственно натриевого и калиевого): лаурат – 169, 232; миристат - 489, 494; пальмитат – 54,204; стеарат – 16,73; олеат – 154, 212; линолеат- 11,62. Причем наблюдается более низкая пенообразующая способность аммонийных солей сульфонафтеновых кислот по сравнению с натриевыми солями этих же кислот, что связывают с сольватацией катиона.

Пенообразующая способность растворов неионогенных ПАВ зависит как от длины гидрофобной цепи, так и от числа групп СН2СН2О-. В ряду оксиэтилированных жирных спиртов пенообразующая способность увеличивается от С4 до С10 – С12, а затем уменьшается. Спиртам нормального строения присуща большая пенообразующая способность, причем максимум ее приходится на высшие спирты с разветвленной цепью. Оксиэтиленовые группы влияют на пенообразующую способность неионогенных ПАВ таким образом [68], что с ростом числа этих групп данное свойство увеличивается, однако только до некоторого значения, после чего она остается практически постоянной. Число этих групп, которому соответствует максимальная пенообразующая способность при данной гидрофобной цепи, называют критическим гидрофильно–липофильным балансом (ГЛБ). Считается, что молекулы веществ, обладающие критическим значением ГЛБ, образуют пленки, сопротивление разрыву которых максимально (т.е. силы сцепления молекул максимальны).

В целом, анионоактивные ПАВ обладают большей пенообразующей способностью, чем неионогенные что связывают с различием скоростей образования адсорбированного слоя, которая больше для анионных ПАВ. Хотя неионогенные ПАВ обладают лишь средней пенообразующей способностью, но они пригодны для использования в качестве веществ, усиливающих вспениваемость.

С увеличением концентрации ПАВ вспениваемость растворов сначала обычно увеличивается до максимального значения, затем остается практически постоянной вплоть до предела растворимости данного ПАВ или понижается. С увеличением длины молекул пенообразователя такого типа концентрация, которой соответствует максимальное пенообразование, уменьшается.

В области положительных температур вспениваемость анионоактивных ПАВ с повышением температуры обычно увеличивается, а затем, пройдя через максимум, начинает снижаться. В ряду щелочных солей жирных кислот пенообразование при повышении температуры растет. Такая закономерность, характерная для натриевых и калиевых мыл, соблюдается и для растворов анионных ПАВ типа алкилсульфатов, причем даже при температуре 90 °С пенообразующая способность не всегда достигает максимального значения. Изменение пенообразующей способности с изменением температуры связано с влиянием большого числа противоречивых факторов, чем и объясняется различное поведение пен с изменением температуры: увеличение объема пены с повышением температуры от 20 до 40-50 °С связанно с ростом давления внутри пузырьков, увеличением растворимости ПАВ, уменьшением поверхностного натяжения, а уменьшение объема пены при высоких температурах обусловлено снижением прочности пленок пены. Для неионогенных ПАВ (например ОП-10) характерна так называемая точка помутнения, соответствующая определенной температуре. Пенообразующая способность растворов неионогенных ПАВ при достижении точки помутнения резко снижается до определенного значения, которое остается постоянным при дальнейшем повышении температуры.

На пенообразующую способность оказывает влияние pH среды, например жирные кислоты и их щелочные соли в кислой среде практически не образуют пену. Максимальное пенообразование для них наблюдается при pH = 8-9. С увеличением длины гидрофобной цепи в ряду натриевых солей насыщенных жирных кислот максимум пенообразующей способности сдвигается в щелочную область (например, если для лаурата натрия оптимальное значение составляет pH = 7, то для пальмитата натрия – pH = 10). Для алкилбензолсульфонатов пенообразующая способность не зависит от кислотности раствора, и только при pH > 12 вспениваемость снижается, что особенно характерно для соединений с длинной углеводородной цепью. Растворы алкилсульфатов хуже вспениваются в кислой среде, чем - в нейтральной и щелочной. Пенообразующая способность неионогенных ПАВ не зависит от pH в интервале 3-9 [65].

С уменьшением поверхностного натяжения раствора его пенообразующая способность увеличивается, так как с уменьшением s затрачивается меньшая работа для получения одинакового объема пены. Эта закономерность подтверждается для солей жирных кислот, сульфонатов калия и натрия. Максимум высоты столба пены из растворов алкилсульфатов натрия соответствует определенной концентрации электролита, причем пенообразующая способность обратно пропорциональна радиусу гидратированных одновалентных катионов электролита. Увеличение заряда катиона повышает пенообразующую способность и стабильность слоя пены для алкилсульфатов С12 – С14, так как электролит способствует возрастанию плотности заряда в поверхностном слое и сжатию диффузной части двойного электрического слоя.

Пенообразующая способность растворов алкилбензолсульфонатов в жесткой воде значительно меньше, чем в обессоленной, причем влияние солей жесткости особенно заметно для соединений, содержащих в алкильной цепи 12 и более атомов углерода. Растворы соединений с десятью атомами углерода в молекуле менее подвержены действию солей жесткости. Первичные и вторичные алкилсульфаты и алкилсульфонаты обладают значительно пониженной вспениваемостью в жесткой воде, а неионогенные ПАВ не снижают в ней пенообразующую способность. Для увеличения объема пены и ее стабильности в жесткой воде в раствор вводят фосфаты в оптимальной концентрации. Для увеличения пенообразующей способности в ПАВ вводят 0,2-0,75 % карбоксиметилцеллюлозы. Также для повышения пенообразующей способности ПАВ в них добавляют моно- и диэтаноламиды жирных кислот, растворимые в воде полиэтаноламиды, некоторые жирные спирты и эфиры глицерина.

По способности образовывать устойчивые пены пенообразователи делятся на следующие типы [69]:

  1. Пенообразователи первого рода- соединения (низшие спирты, кислоты, анилин, крезолы), которые в объеме раствора и в адсорбционном слое находятся в молекулярно-дисперсном состоянии. Пены из таких пенообразователей быстро распадаются по мере истечения междупленочной жидкости. Стабильность пен увеличивается с повышением концентрации таких пенообразователей, достигая максимального значения до насыщения адсорбционного слоя, и затем снижается почти до нуля.

  2. Пенообразователи второго рода (мыла, синтетические ПАВ)- образуют в воде коллоидные системы, пены из которых обладают высокой устойчивостью. Истечение междупленочной жидкости в таких метастабильных пенах в определенный момент прекращается, а пенный каркас может сохраняться длительное время при отсутствии разрушающего действия внешних факторов (вибрация, испарение, пыль и другие). Такие системы обладают потенциальным энергетическим барьером, противодействующим разрушению и обеспечивающим системе состояние равновесия.

Стабилизация пленок пенообразователя обусловлена следующими факторами [70]: кинетическим действием, сводящимся к замедлению утончения пленки, повышением структурно-механических свойств адсорбционно-сольватных слоев, а также термодинамическим фактором (расклинивающим давлением). Устойчивость пен определяется тремя аспектами: устойчивостью к вытеканию жидкости (синерезису), изменению дисперсного состава и изменению общего объема пены. Стабильность пен определяется природой пенообразующего вещества, причем низкомолекулярные соединения дают пены, устойчивость которых достигает максимального значения при некоторой концентрации, после чего снижается практически до нуля. Пенообразователи типа мыл и сапонинов такого максимума не дают, стабильность их пен с увеличением концентрации неуклонно повышается.

В гомологическом ряду натриевых солей насыщенных жирных кислот стабильность пены повышается до максимального значения, соответствующего миристиновой кислоте (20 °С). При 50 °С максимальной устойчивостью обладают пены из растворов натриевой соли пальмитиновой кислоты. При этой же температуре стеарат натрия также дает достаточно устойчивые пены, причем с увеличением молекулярной массы устойчивость пен снижается.

Устойчивость пены из растворов алкилбензолсульфонатов увеличивается от гомологов с 6 атомами углерода до максимального значения для вещества с 12 атомами углерода в алкильной цепи. Далее устойчивость пен понижается, достигая нуля для растворов гомологов С18. В ряду алкилсульфатов стабильность пен непрерывно увеличивается и становится максимальной при наличии в цепи 12 атомов углерода. Значительно менее устойчивую пены образуют алкилсульфонаты, так если раствор алкилсульфоната С16 образует пену с периодом полураспада столба более 20 мин, то алкилсульфонат с той же длиной цепи- с периодом полураспада только 40сек.

Устойчивость пен из растворов неионогенных ПАВ практически всегда ниже, чем из растворов анионных ПАВ. Устойчивость пены увеличивается для оксиэтилированных соединений с ростом длины углеводородной цепи и числа оксиэтиленовых групп, однако, до определенной степени. Если после достижения некоторой длины алкильной цепи устойчивость пен с последующим увеличением числа атомов углерода в цепи снижается (так как меньше растворимость таких соединений), то с увеличением числа оксиэтиленовых групп устойчивость пен может оставаться неизменной или уменьшаться, а затем при достижении некоторого значения оставаться постоянной. Оптимальное содержание оксиэтиленовых групп у неионогенных ПАВ, обуславливающее как стабильность пен, так и пенообразующую способность, составляет 7-9. Считается, что в растворах неионогенных ПАВ максимум пенообразующей способности соответствует критическому ГЛБ его молекулы.

При увеличении концентрации ПАВ в растворе стабильность пен, как правило, повышается, достигая максимального значения при критической концентрации мицеллобразования, затем стабильность снижается. Рост устойчивости пен с увеличением ПАВ до определенного предела соответствует насыщению адсорбционного слоя. Для алкилсульфатов, алкилсульфонатов и натриевых мыл максимум стабильности сдвигается в сторону меньших концентраций с увеличением длины радикала и становится более размытым.

Влияние температуры на устойчивость пен сложно и связано с протеканием ряда конкурирующих процессов. Так, при повышении температуры увеличивается испарение растворителя и пенообразующего вещества и в зависимости от концентрации пенообразователя и его строения устойчивость пены может возрастать или снижаться. При повышении температуры: уменьшается адсорбция ПАВ, что может привести к снижению стабильности пены, и одновременно улучшается растворимость пенообразователя, что способствует увеличению устойчивости пены; усиливаются тепловые колебания адсорбированных молекул, вследствие чего механическая прочность поверхностного слоя, образованного молекулами пенообразователя, ослабляется, причем вязкость пенообразующего раствора снижается и соответственно увеличивается скорость истечения жидкости из пены, а также изменяются условия гидратации полярных групп пенообразователя; устойчивость гидратных слоев снижается, что вызывает уменьшение устойчивости пены.

Устойчивость пен из растворов анионных ПАВ в кислой среде заметно увеличивается, а в щелочной - снижается. Для соединений с короткой углеводородной цепью характерно снижение стабильности пен в кислой среде и некоторое увеличение - в щелочной. Это связано с влиянием ионов водорода и гидрофобных частей молекул, сдвигающим равновесие между адсорбцией ПАВ и мицеллообразованием в ту или иную сторону.

Стабилизация пен достигается введением в раствор веществ-стабилизаторов: карбоксиметилцеллюлозы, полиакриламида, поливинилового спирта. Эти вещества, увеличивая вязкость раствора и пленок, способствуют замедлению процесса истечения жидкости из пен. Например, пены из растворов алкил сульфатов натрия стабилизируется жирными спиртами и некоторыми эфирами в присутствие некоторых резко снижается проницаемость пленок для воздуха и увеличивается вязкость поверхностного слоя, однако это проявляется в очень узкой области концентраций подобных стабилизаторов. Стабилизаторы вызывают значительное снижение критической концентрации мицеллообразования раствора ПАВ. Наиболее эффективны те, в молекуле которых имеются неразветвленная цепь и полярные группы, способные образовывать водородные связи с молекулами воды (-ОН, -NH2, =NH и другие). Если в растворе содержатся ПАВ различного типа, эффект стабилизации может быть обусловлен образованием смешанных мицелл, состоящих из молекул неионогенного и анионного ПАВ. При введении в раствор анионных ПАВ небольших количеств жирного спирта критическая концентрация мицеллообразования (ККМ) увеличивается за счет повышения растворимости ПАВ.

Наиболее сильными пеностабилизирующими свойствами для пен из 0,1 %-го раствора лаурата натрия (pH = 10), обладают фосфат-ионы. Из катионов, влияние которых вообще существенно меньше, чем анионов, более активно стабилизируют пену ионы цезия. Стабилизирующий эффект ионов калия, натрия и лития меньше. Стабилизирующее влияние электролитов обусловлено электрическими явлениями в поверхностном слое и для пен из электролитов фактором устойчивости является степень гидратации ионов.

При обдувании поверхности столба пены из 1 %-ного раствора лаурилсульфата натрия воздухом различной влажности, стабильность пены увеличивается при повышении влажности воздуха. При взаимодействии пены с различными твердыми тонкодисперсными веществами, наблюдается повышение устойчивости трехфазных пен, по сравнению с двухфазными. Так, пены на основе мыл, содержание полировальный порошок, значительно устойчивее пен без порошка. Иногда пены образуют жесткий каркас, способный сохраняться длительное время. Однако некоторые тонкодисперсные вещества могут также способствовать разрушению пены, например, гидроксиды металлов (при определенных концентрациях) являются стабилизаторами пен, а сульфиды уменьшают их стабильность, хотя и в незначительной степени.

Стабилизацию трехфазных пен связывают с механическим упрочнением пленок пены в результате их “бронирования” частицами твердой фазы. Это может быть даже в том случае, когда мелкодисперсных частиц недостаточно для полного покрытия пузырьков. При этом твердые частицы закупоривают каналы Плато-Гиббса, уменьшая тем самым скорость истечения жидкости. Причем влияние твердой фазы на устойчивость пен зависит от концентрации пенообразователя: при небольшом его содержании (около 0,1 %) введение твердой фазы вызывает резкое повышение устойчивости пен с одновременным увеличением скорости истечения жидкости. При высоких концентрациях пенообразователя (1 %) влияние твердой фазы менее заметно: увеличение стабильности, а также некоторое замедление скорости истечения жидкости незначительно. Это различие объясняется тем, что при малых концентрациях ПАВ большая его часть адсорбируется на поверхности частиц твердой фазы, вследствие чего уменьшается концентрация ПАВ в растворе и соответственно увеличивается поверхностное натяжение последнего, что вызывает ускорение процесса истечения жидкости из пен. При концентрациях ПАВ значительно больших ККМ доля вещества, адсорбированного твердой фазой, незначительна по сравнению с общим содержанием ПАВ в растворе. Поэтому увеличение устойчивости трехфазной пены и снижение скорости истечения раствора обусловлено сужением и закупоркой каналов Плато-Гиббса.

Считается [65], что только из растворов ПАВ, способных образовывать черные пленки, могут быть получены устойчивые пены. Имеется обратная связь, выражающаяся в том, что образование черных пятен и пленок происходит лишь в устойчивых пленках и пенах, поэтому причину устойчивости пен можно связать со способностью пленок сохранять определенную толщину и медленно утончаться при высокой поверхностной вязкости.

Пена, как и любая дисперсная система, является агрегативно неустойчивой, причем нестабильность пены связана с наличием избытка поверхностной энергии, пропорциональной поверхности раздела фаз жидкость- газ. Так как замкнутая система, обладающая избытком внутренней энергии, находится в неустойчивом равновесии, то поэтому энергия такой системы всегда уменьшается. Этот процесс протекает до момента достижения минимального значения энергии, при котором в системе наступает равновесие. Если такая система состоит из различных фаз, например жидкости и газа, как это имеет место в пенах, то минимальное значение внутренней энергии, а значит, и поверхности раздела, будет достигнуто тогда, когда вся пена превратится в жидкость и газ. Разрушение пен происходит в результате протекания следующих процессов: а) истечение междупленочной жидкости (синерезис); б) диффузия газа между пузырьками; в) разрыва индивидуальных пленок пены. Преобладание того или иного из этих процессов при разрушении пены зависит от многих факторов. Например, в очень стабильных пенах разрыв пленок не происходит по крайне мере в первые 10-20 мин; в пенах высокой кратности (“сухих”), а также пенах, полученных из вязких жидкостей, процесс истечения затруднен, и разрушение пены обусловлено в основном диффузией газа; пены с относительно толстыми жидкими прослойками, содержащими значительные количества жидкости, которое приводит к быстрому утончению пленок, лишь после этого в них начинают преобладать диффузия газа и разрыв пленок. В целом, разрушение пены зависит от скорости двух конкурирующих процессов- истечение жидкости и разрыва пленок.

Истечение жидкости из пен происходит по каналам Плато-Гиббса под действием сил тяжести и капиллярных сил всасывания, действующих одновременно. Гравитационные силы регулируют истечение жидкости через всю сеть каналов Плато, но оказывают пренебрежимо малое влияние на переток жидкости из пленок по этим каналам, который обусловлен, главным образом, капиллярными силами и не зависит от ориентации пленки. Поведение жидкости в пене, находящейся в гравитационном поле, определяется соотношением между капиллярными силами и силой тяжести. На первой стадии после образования пены преобладают капиллярные силы, под действием которых происходит перетекание жидкости из пленок в каналы Плато-Гиббса. Такое перераспределение жидкой фазы внешне выражается в “задержке” истечения жидкости, которую называют периодом накопления. Этот период характеризуется интенсивным укрупнением пузырьков в результате диффузии газа и расширением каналов Плато-Гиббса. Период “задержки” включает также время, необходимое для накопления жидкости в нижнем сечении пенного столба и его продолжительность увеличивается с ростом кратности пены и уменьшается (до критического значения) с увеличением ее столба.

Истечение жидкости начинается при условии g > - Pп / h и состоит из стадии ускорения истечения и синерезиса, протекающего с постоянной скоростью. По мере истечения жидкости возникает и возрастает градиент капиллярного давления по высоте столба, препятствующий дальнейшему вытеканию жидкости. Скорость вытекания непрерывно уменьшается вплоть до полного разрушения пены.

Устойчивость жидких прослоек в пенах сильно изменяется в очень узком интервале концентраций насыщения ПАВ, как правило, соответствующих возникновению черных пленок. В черных пленках, в отраженном свете, свет отражается от обеих фазовых границ и, так как при переходе от оптически более плотной среды к менее плотной наступает фазовый сдвиг на , оба луча при малой толщине почти полностью гасят друг друга для всех длин волн, поэтому тонкие слои кажутся черными. Во время образования, т.е. от момента возникновения первой черной области до момента окончания формирования сплошной черной пленки, прослойки жидкости между пузырьками пены весьма чувствительны к внешним механическим воздействиям. Напротив, если вся поверхность представляет черную пленку, то она может выдержать большие механические напряжения и является высоко устойчивой. Для каждого водорастворимого ПАВ значение концентрации насыщения зависит от температуры, примесей других ПАВ, природы дисперсной фазы, величины pH, а для ионогенных ПАВ - и от содержания электролита [71].

Время жизни пленки обратно пропорционально ее площади поверхности, поэтому чем меньше пузырек, тем он устойчивее. Для оценки пенообразования используют [72] критерий q = HПж/п, где НП- высота подъема пены за время п; ж - время жизни пены. Считается, что максимальная устойчивость пен наблюдается при концентрациях ПАВ, близких к достижению насыщенных адсорбированных слоев, при этом на поверхности пленок наблюдается появление черных пятен. Разрушаются пены благодаря тому, что разделяющая фазы пленка стремится приобрести меньшую свободную энергию за счет сокращения поверхности. Как и свободная жидкость пленки пены стремятся собраться в каплю, поэтому поверхностное натяжение и межмолекулярные силы создают тенденцию к коалесценции. Для получения высокоустойчивых пен необходимо применять коллоидные ПАВ (типа мыл), что и для стабилизации устойчивых эмульсий. К факторам устойчивости пен в меньшей степени относится процесс стекания, т.е. уменьшения количества непрерывной фазы в пене благодаря вытеканию жидкости из пленок пены, приводящего к их утончению (например, скорость стекания пен, стабилизированных 0,2 и 2% сапонина, одинакова). Таким образом, пена “существует” после достижения предельной адсорбции (образование твердых пен неоспоримо доказывает это положение), поэтому до этой концентрации образуемая в сильном воздушном потоке пена неустойчива.

Передача тепла в пене происходит через пузырьки газа и через жидкие или твердые прослойки между этими пузырьками. Для определения коэффициента теплопроводности пены П может использоваться уравнение [65]:

(1)

где Ж, В- коэффициенты теплопроводности жидкой (твердой) фазы и воздуха соответственно;  - степень заполнения пены жидкой или твердой фазой.

После некоторых преобразований, приняв, что  = 1/ для пен кратность   50 получим:

(2)

Уравнение (2) показывает, что коэффициент теплопроводности пен высокой кратности ( > 100) очень близок к В = 2,3810-2 Вт/(мК). С уменьшением  коэффициент теплопроводности пены увеличивается и в отсутствии воздуха ( = 1) полностью определяется теплофизическими свойствами раствора (твердого каркаса).

Теплопроводность твердых пен существенно зависит от степени газонаполнения материала [73]: чем больше плотность пенопласта, тем выше способность проводить тепло. Однако в связи с тем, что теплопроводность пластмасс значительно меньше, чем воды, пенопластов при той же кратности меньше, чем водных пен.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   19

Похожие:

Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы icon Пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы
Морозов А. П. Пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы. Магнитогорск, 2008. 103 с
Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы icon Технические вопросы: (84152) 46-28-98 доб. 240 Жернаков Александр...
Лот №1 «Поставка первичных средств пожаротушения, пожарного имущества и инвентаря для нужд ао "Корякэнерго"»
Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы icon Научные публикации Книги, главы из книг, авторефераты диссертаций, диссертации
Морозов П. В. Системы электроснабжения переменного тока скоростных железных дорог / П. В. Морозов, В. З. Манусов. – Saarbrücken :...
Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы icon Общее вступление. На этом сайте собраны посвящённые здоровью материалы,...
Александр Бруснёв. Подборка представляет собой: 3 книги, неоднократно изданные ранее; разделы информации о здоровье, духовном развитии,...
Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы icon В. П. Ермакова Коллектив
Ермошин Александр Михайлович, Литвиненко Инна Леонтьевна, Овчинников Александр Александрович, Сергиенко Константин Николаевич
Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы icon Фасадные теплоизоляционные системы с воздушным зазором
Основные требования к документам и материалам, представляемым для технической оценки пригодности фсз. 3
Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы icon Итоги деятельности таможенных органов юту в первом квартале 2009 года «Молот» от 11. 08. 09г
Южного таможенного управления. Что изменилось в юту? Над решением каких проблем сейчас работают наши таможенники? На эти и другие...
Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы icon Экономист по планированию
Экономист по планированию должен знать: постановления, распоряжения, приказы, другие руководящие, методические и нормативные материалы...
Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы icon Александр Лоуэн. Депрессия и тело
Доктор Александр Лоуэн — создатель биоэнергетики, революционного метода психотерапии, направленного на то, чтобы восстановить тело...
Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы icon Памятка по эксплуатации печного отопления при эксплуатации печного отопления запрещается
Располагать топливо и другие горючие вещества и материалы на пред топочном листе
Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы icon Памятка по эксплуатации печного отопления При эксплуатации печного отопления запрещается
Располагать топливо и другие горючие вещества и материалы на пред топочном листе
Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы icon Ппов) Битвы духа (III часть
Об авторе: Александр Леонидов (Александр Леонидович Филиппов) родился 19 октября 1974 года в г. Уфе. Окончил исторический факультет,...
Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы icon Состояния
Г. В. Морозов, акад. Амн ссср, директор нии общей и судебной психиатрии им. В. П. Сербского, В. Я. Гурьева, д-р мед наук, проф.,...
Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы icon Инструкция по пожарной безопасности для воспитанников лагеря дневного...
Приносить в лагерь спички, легковоспламеняющиеся, горючие жидкости и другие материалы
Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы icon Инструкция по установке и эксплуатации входной двери Jeld-Wen
Наружная дверь предназначена в первую очередь для использования в качестве входной двери в частных домах, особняках и таунхаусах,...
Морозов Александр Прокопьевич пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы icon Марлы нимзы кык-куинь пöртэм?
Архипов, Г. А.—Морозов П. И. Мик­ро­топонимы как источник выяв­ле­­ния языческих имен удмуртов. In: Ант­ропонимика. Москва 1970,...

Руководство, инструкция по применению




При копировании материала укажите ссылку © 2024
контакты
rykovodstvo.ru
Поиск