Исследование золь-гель перехода реологическими методами. Часть II. Результаты и их обсуждение

Автор: Кудрявцев Павел Геннадьевич, Фиговский Олег Львович

Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild

Рубрика: Международный опыт

Статья в выпуске: 5 т.9, 2017 года.

Бесплатный доступ

В настоящей работе были проведены реологические исследования процесса гелеобразования. Для исследования реологии гелеобразования нами был разработан измерительный комплекс, состоящий из нескольких измерительных ячеек типа Вейлера-Ребиндера, системы автоматического регулирования состава среды и системы термостабилизации. Данный комплекс предназначен для измерения зависимости величины предельного напряжения сдвига от времени, с момента начала золь-гель перехода до полного превращения золя в гель. Разработанная установка имеет широкий диапазон измеряемых величин предельных напряжений сдвига τ0 = (0,05=50000) дин/см2. Использование разработанного прибора позволило установить вид начального участка кривой т0 = f(t) и разработать методику более точного определения времени гелеобразования. С использованием разработанного метода было установлено, что классический метод определения времени начала золь-гель перехода по точке пересечения касательной к линейной части кривой т0 = f(t) дает значительно искаженные результаты. Обнаружено новое явление, которое заключается в том, что кинетические кривые в координатах уравнения Аврами-Ерофеева-Боголюбова имеют точку перегиба, которая разделяет кинетическую кривую на две части, начальную и конечную. Было обнаружено, что константа k в уравнении Аврами-Ерофеева-Боголюбова не зависит от температуры и одинакова, как для начальной, так и конечной части кинетической кривой. Она зависит только от химической природы реагирующей системы. Было обнаружено, что для начального участка кинетических кривых величина параметра n в уравнении Аврами-Ерофеева-Боголюбова составила n = 23,4±2,8 и, в отличие от конечного участка реологической кривой, не зависит от температуры. Большая величина этого параметра может быть интерпретирована как среднее число направлений роста фрактального агрегата в процессе его роста. Величина этого параметра зависит от химической природы частиц золя, участвующих в процессе гелеобразования. Обнаруженное поведение кинетических кривых обусловлено изменением механизма процесса и уменьшением числа возможных направлений роста фрактальных агрегатов. При этом процесс роста агрегатов постепенно переходит от трехмерного роста к двухмерной поверхностной геометрии и даже к одномерной линейной. Как было показано, это обусловлено стерическими затруднениями, возникающими при агрегации оставшихся частиц золя в сформированном геле. Опираясь на реологические измерения, золь-гель переход можно классифицировать как фазовый переход II рода.

Еще

Золь-гель процесс, реология, приборы типа вейлера-ребиндера, кинетика золь-гель-перехода, уравнение аврами-ерофеева-боголюбова, фазовый переход ii рода

Короткий адрес: https://readera.ru/14265824

IDR: 14265824   |   DOI: 10.15828/2075-8545-2017-9-5-76-93

Список литературы Исследование золь-гель перехода реологическими методами. Часть II. Результаты и их обсуждение

  • Кудрявцев П.Г., Фиговский О.Л. Наноструктурированные материалы, получение и применение в строительстве//Нанотехнологии в строительстве. -2014. -Том 6, № 6. -с. 27-45. - dx.doi.o DOI: rg/10.15828/2075-8545-2014-6-6-27-45
  • Малкин А.Я., Чалых А.Е. Диффузия и вязкость полимеров. -М.: Химия, 1979. -304 с.
  • Айлер Р. Химия кремнезема. Часть 1. -М., МИР, (1982). -416 с.
  • Фролов Ю.Г., Шабанова Н.А., Молодчикова С. Исследование отдельных этапов технологии концентрированных гидрозолей окислов элементов, используемых в качестве связующих и сорбентов для очистки моносилана. -ВНТИЦ, 1979. -С. 26-39.
  • Anshus В.Е., Ficke Н.Н. Measurement of yield stresses in thermoplastic polymer melts by the capillary rise method. Am. Inst. Chem. Eng. J., 1973, Vol. 19, № 6, pp. 1263-1265 DOI: 10.1002/aic.690190632
  • Кудрявцев П.Г., Колтаков А.И. Способ определения времени гелеобразования разбавленных золей. -А.С. СССР № 1810098 по заявке № 4900496/33 от 8.01.91.
  • Armstrong R.W., Coffey C.S., DeVost V.F., Elban W.L. Crystal size dependences for the impact initiation of cyclotrimethylenetrimitramine explosive. J. Appl. Phys., (1990), 68, pp. 979-984.
  • Kiselev А.V. O strukture nekotoryh kserogelej, por i chastic , Report of Science Academy of USSR. 1953 Vol. 98, № 3. Р. 431-434..
  • Moran, M.J., Shapiro H.N. Fundamentals of Engineering Thermodynamics. 2006, 5th ed. Wiley and Sons, 831 p., ISBN 0-471-31713-6.
  • Ma Shang-Keng. Modern Theory of Critical Phenomena, Perseus, 2000, 561 p., ISBN-13: 978-0738203010.
  • Kudryavtsev P., Figovsky O. Advanced Nanomaterials Based on Soluble Silicates. Journal «Scientific Israel -Technological Advantages», Vol. 16, № 3, 2014, pp. 38-76.
Еще
Статья научная