Журнал о Медицине
rss новости rss статьи rss все архив
Словарь научных терминов

Порошки

ПОРОШКИ, двухфазные системы, представляющие собой твердые частицы дисперсной фазы, распределенные в воздухе или др. газовой среде. Традиционно к П. относят большинство сыпучих материалов, однако в узком смысле термин "П." применяют к высокодисперсным системам с размером частиц, меньшим нек-рого критич. значения, при к-ром сила межчастичного взаимод. становится соизмеримой с их весом. Наиб. распространение имеют П. с размером частиц от 1 до 100 мкм. Уд. межфазная пов-сть таких П. меняется в широких пределах - от неск. м2/г (аэросил, сажа) до долей м2/г (мелкие пески). Высокодисперсные П. с частицами размером < 1 мкм, взвешенными в газовой фазе и участвующими в броуновском движении, образуют аэрозоли (пыли, дымы).

Структурно-реологические свойства. Наряду с развитой межфазной пов-стью, обусловливающей мн. св-ва П. как высокодисперсных систем, важнейшее значение имеют структурно-реологич. св-ва: способность к необратимым сдвиговым деформациям (течению), образование обратимо разрушаемых контактов между частицами (структурирование) и др. Осн. 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: притяжением частиц П. друг к другу (аутогезией) и трением между частицами П. (обычно наз. внутренним трением, но не связанным с диссипацией энергии деформирования). Согласно условию Мора-Кулона,

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/6/4/11664.jpeg

где С-сопротивление деформированию, связанное с аутоге-зией, a-угол внутр. трения, sн - нормальное напряжение (tg a · sн- сопротивление, обусловленное внутр. трением). Аутогезия определяется гл. обр. природой и силой межчастичного взаимодействия (см. Адгезия). Осн. вклад в межчастичные взаимод. в П. дают межмолекулярные взаимодействия и электростатич. отталкивание, связанное с заряжением пов-сти при перемещениях частиц друг относительно друга и их соударениях. Роль электростатич. взаимодействия особенно важна при взаимодействии полимерных частиц.

Условие Кулона - Мора позволяет сформулировать критерий для различения "связных" П., в к-рых аутогезия велика и частицы сцеплены друг с другом, т.е. система обладает нек-рой структурой, и "несвязных" П., в к-рых сопротивление сдвигу обусловлено лишь трением между частицами. Критерий связности имеет вид: sн >> С. Согласно модели, разработанной П. А. Ребиндером, Е. Д. Щукиным и Л. Я. Марголис в 1964, аутогезия частиц монодисперсного П. приводит к возникновению пористой структуры, образованной цепочками из п частиц, вытянутыми в трех взаимно перпендикулярных направлениях, причем п связано с пористостью Е структуры соотношением:

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/6/5/11665.jpeg

В рамках этой модели сопротивление деформированию С соответствует предельному напряжению сдвига пористой структуры и м. б. определено выражением:

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/6/6/11666.jpeg

где а-коэф. порядка единицы, характеризующий геометрию упаковки частиц, Fсв-сила связи между частицами, п число связей в единице объема, f (f) - ф-ция, определяющая объемную концентрацию f частиц (число частиц в единице объема), d-характерный размер частиц. Учитывая, что структура П. возникает при условии, когда вес частицы

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/6/7/11667.jpeg

(m-масса частицы, g-ускорение своб. падения),а также полагая, что для в-ва плотностью r m ~ d3, можно выразить критерий связности частиц в П. как критич размер dкр (Н. Б Урьев, 1975):

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/6/8/11668.jpeg

Если между частицами действуют силы мол. притяжения, dкр изменяется от 100 до 500 мкм; для увлажненных П., в к-рых существенны капиллярные силы, значения dкр на порядок больше. Связными П. являются высокодисперсные системы с диаметром частиц dhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/6/9/11669.jpegdкр, несвязными П.-грубо-дисперсные системы. Значение dкр служит также критерием агрегируемости частиц П.

Для связных П. разрушение, вызываемое растягивающими усилиями, целиком определяется аутогезией. Прочность на разрыв тр (предельно допустимое растяжение) зависит от объемного содержания частиц (или пористости П.) и м.б рассчитана на основе тех или иных 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 тмакс. Для сыпучих материалов с Е < 0,52 прочность тр м. б рассчитана по ф-ле:

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/7/0/11670.jpeg

Для П. с пористостью Е > 0.52 можно определить тр на основе предположения о случайной упаковке частиц. Наиб прочностью тмакс обладают П. с миним. пористостью Емин ! 0,39-0,41 (после виброуплотнения Емин может достигать 0,36-0,37). Зависимость тр от Е выражается соотношением:

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/7/1/11671.jpeg

Структурно-реологич. характеристики П. можно регулировать в широких пределах, модифицируя межфазную пов-сть добавками ПАВ, изменением формы частиц и т.п.

Во 2-й 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 псевдоожижении и др.). Особенность динамич. поведения П.-течение при сдвиговом напряжении, меньшем предельного, причем, как правило, П. течет как неньютоновская жидкость (см. Реология). Агрегация частиц рассматривается как одна из причин неньютоновского поведения. Эффективная вязкость hэфф агрегированного П. зависит от безразмерного параметра т/(hhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/7/2/11672.jpeg), где h- вязкость неструктурированного П., заполняющего пространство между агрегатами, http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/7/3/11673.jpeg-скорость сдвига. Соответствующая зависимость выражается степенной ф-цией:

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/7/4/11674.jpeg

Показатель степени n-эмпирич. параметр, для большинства П. принимает значения в интервале от 0,5 до 0,7.

Вязкость h можно определить, рассматривая П. как систему твердых, не связанных сферич. частиц. В рамках механики мн. частиц установлено, что существует миним. вязкость (наиб. текучесть) П. как ф-ция параметров внеш. воздействия (скорости подачи газа, амплитуды или частоты вибрации). Эти параметры являются оптимальными для мн. технол. процессов (напр., для перемешивания).

Порошкообразные 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, метал-локерамич. изделий, наполнители для пластмасс, резин и др., а также пищ. продукты (мука, сахарная пудра, какао-порошок), лек. и косметич. ср-ва. Важнейшие технол. св-ва таких материалов - сыпучесть (величина, обратная вязкости), уплотняемость (определяется кинетикой 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 неск. факторов. Р-римые в воде П. (напр., минер. удобрения) проявляют склонность к слеживанию 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 Структурообразование). 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.

Слеживаемость П. при хранении в емкости может вызываться увеличением площади контакта между частицами в результате их пластич. деформации под действием веса вышележащих слоев. Для предотвращения слеживания гигроскопичные П. гидрофобизуют, модифицируя пов-сть частиц с помощью ПАВ, а в ряде случаев вводя твердые высоко дисперсные нерастворимые в воде добавки. Кроме того, особое внимание уделяют герметизации емкостей для хранения П., ограничивают сроки хранения и т.п.

Лит. Зимон А Д , Андрианов Е И., Аутогезия сыпучих материалов, М., 1978; Урьев Н Б., Высококонцентрированные дисперсные системы. М., 1980; его же. Физико-химические основы технологии дисперсных систем и материалов, М., 1988; Механика гранулированных сред. Теория быстрых движений, пер с англ., М., 1985 См. также лит при ст Физико-химическая механика.

Н Б Урьев


1. www.missus.ru: Мумие для лица и тела
10.07.2017
... в домашних условиях можно приготовить великолепный тоник. Делается он на основе красного сухого вина. Качество вина имеет значение - обязательно купите вино в бутылке от хорошего производителя. Порошковое вино из бумажных пакетов для этого рецепта не годится. ...
2. www.missus.ru: Как вернуть белизну вещам
21.06.2017
... вспомнить полезные советы наших бабушек, которые не имели такого количества стирального порошка, как сегодня, а белье у них было белоснежным. Как же они этого добивались? ...
3. www.missus.ru: Защитим сад и огород от вредителей
30.05.2017
... порошком почва станет препятствием для слизней. В первой половине лета настоем опрыскивают ягодные кусты против крыжовниковой огневки и пилильщиков (100 г на 10 л воды, настаивать 2 дня, процедить, разбавить ...
4. www.missus.ru: Полезная статья о пищевой соде
27.05.2017
... Добавьте соды в стирку. Если добавлять стакан соды при стирке одежды, то эффективность порошка усилится, цвета станут ярче, белый цвет – белее, а жесткая вода смягчится. Некоторые добавляют соду и при полоскании. На саму же стиральную машину копеечная сода будет действовать не хуже ...
5. www.missus.ru: Соль в хозяйстве
22.05.2017
... Если вы добавите небольшое количество соли (1 столовая ложка на литр воды) к стиральному порошку, утюг будет легче скользить по выстиранному белью. Тонкие ткани, такие, как: хлопок и лен после такой стирки станут как новые (шерстяные и шелковые ткани так стирать нельзя). ...
6. www.missus.ru: Коктейль для похудения с черносливом
01.04.2017
... ч. л. какао-порошка ...
7. www.missus.ru: Можно ли всегда стирать на режиме быстрой стирки?
21.03.2017
... же вы хотите отстирать заношенные вещи, вам необходимо включить полный цикл и выбрать температуру выше. Дело в том, что активность стиральных порошков напрямую зависит от температуры воды. Чем горячее, тем лучше отстирывается. ...
9. www.missus.ru: Натуральные средства для стирки своими руками
28.02.2017
... средства для стирки могут стать прекрасной альтернативой фирменным стиральным порошкам. Самодельные стиральные средства хороши, если в доме есть дети – зачем им лишняя химия? Сделанный собственными руками стиральный порошок будет выходом и для тех, кто страдает аллергией на ...
10. www.missus.ru: Полезные советы по уходу за трикотажными изделиями
11.02.2017
... Чтобы смягчить воду во время машинной стирки, можно добавить к порошку полстакана пищевой соды. По факту, многие дорогие смягчители для воды из неё же и состоят. ...
11. www.missus.ru: Знаменитая турецкая паста для больных и здоровых
30.01.2017
... пару щепоток ванильного порошка ...
12. www.missus.ru: Как легко почистить стиральную машину
22.01.2017
... Вылейте смесь пищевой соды, воды и уксуса в отсек для стирального порошка и добавьте 1/4 стакана уксуса в барабан. ...
13. www.missus.ru: 10 свойств граната, о которых вы никогда не слышали
16.01.2017
... из слегка поджаренной, толченой кожуры граната со сливочным или оливковым маслом – отличное средство для тех, у кого жирная кожа лица, угри или гнойные высыпания. А порошком из высушенной кожуры можно эффективно лечить ожоги, трещины и царапины. ...
14. www.missus.ru: Простая борьба с жирными пятнами
14.01.2017
... Обратите внимание, когда вы будете выводить жирные пятна на крашеной ткани, то засыпать пятна нужно порошком магнезии или мела с изнанки, потому что на лицевой стороне от использования мела могут остаться белые ...
15. www.missus.ru: Cредство для чистки засоренного слива
01.01.2017
... вообще засор легче предупредить, чем прочистить. Для профилактики засоров регулярно засыпайте в слив одну столовую ложку с горкой сухого горчичного порошка и выливайте один кипящий ...
1 2 3 4 5 6 7 8 9 >
Здоровье и профилактика Акушерство и гинекология Стоматология Красота Зрение Энциклопеди Адреса Реклама
Видео