II. Метод замены растворителя.

Растворенное вещество, оказавшись в иной среде (в которой оно не растворимо), конденсируется с образованием частиц дисперсной фазы.

Например, мастика, растворенная в спирте и внесенная в воду, в которой нерастворима, образует коллоидные частицы.

Таким образом получают золи канифоли, золи серы в воде и т.д.

По этому методу получают уретановый загуститель печатных красок и дисперсий – лапрол ДЗ.

Лапрол ДЗ представляет собой блоксополиуретан.

Макромолекула полимера состоит из участков двух типов: короткого жесткого, образованного из остатков диизоцианата и длинного гибкого, образованного из остатков простого полиэфира:

	NHCOO]i

	H3C(CH2)nOCONH

Нужна система растворителей, каждый из компонентов которой будет растворять отдельные фрагменты, например: спирт, гептан, вода.

 

 

Рис. 2.5. Схема расположения макромолекул полимера в растворе.

 

Рис. 2.6. Схема расположения макромолекул в твердом

полимере.

Рис. 2.7. Изменение расположения макромолекул полимера при добавлении к раствору воды (образование геля).

 

Методы химической конденсации.

Основаны на проведении в растворе химических реакций, сопровождающихся образованием нерастворимых или труднорастворимых веществ.

Это могут быть реакции: восстановления, окисления, разложения, гидролиза и др.

Восстановление: получают золи металлов.

Красный золь золота – реакция восстановления соли золота (аурата натрия) формальдегидом:

аурат натрия формальдегид

 

на образующихся частичках (микрокристаллах золота) адсорбируются ионы - потенциалобразующие ионы. Противоионы - .

Строение частиц можно представить схемой:

частицы золота имеют отрицательный заряд Х-.

Этим же способом можно получить из нитратов серебра (очень разбавленного раствора) желто-коричневый золь серебра.

 

Окисление: получают золи серы и селена действием кислорода:

строение золя серы можно представить схемой:

Разложение: получение золи серы разложением тиосульфатов и полисульфатов:

Двойной обмен: позволяет получать многие золи труднорастворимых соединений:

Гидролиз: получают золи гидроксидов тяжелых металлов:

Степень гидролиза возрастает с повышением температуры и с увеличением разведения.

Возможны следующие схемы строения мицелл золя:

С помощью гидролиза могут быть получены золи кремниевой, вольфрамовой, титановой и других кислот, нерастворимых в воде.

 

Методы диспергирования.

Диспергирование – тонкое измельчение твердых материалов или жидкостей и распределение их частиц в жидкой или газообразной среде.

В результате образуются порошки, суспензии, аэрозоли, эмульсии.

Механическое диспергирование.

Для получения коллоидных растворов этим методом производится растирание и дробление твердых тел в специальных машинах – коллоидных мельницах.

Первая коллоидная мельница сконструирована русским инженером К. Плауссоном (1920г.) – герметически закрытый, быстро вращающийся механизм ударного действия.

В основу действия машин-измельчителей положены принципы раздавливания, раскалывания, истирания, удара и т.д. – процесс ведут обычно в присутствии ПАВ.

Метод электрического распыления: через какую-либо дисперсионную среду (например, воду) пропускают электрический ток между электродами, изготовленными из материала, коллоидный раствор которого хотят получить – один электрод распыляется. Получают коллоидные растворы золота, серебра, платины и других металлов.

Ультразвуковое распыление: ультразвуковые волны с частотой от 20 тысяч до 1 млн. колебаний в секунду получают с помощью пьезоэлектрических осцилляторов.

Взвесь грубодисперсного вещества, подлежащего раздроблению, под действием ультразвуковых волн размельчается до коллоидного состояния.

Таким образом получают коллоидные растворы смол, гипса, графита, металлов, красителей, крахмала и т.д.

Хотя методы диспергирования все более совершенствуются, тем не менее для получения максимальной дисперсности 10^-7, 10^-9 м пригодны только методы конденсации (они к тому же менее энергоемкие).

В тоже время, диспергационные методы имеют более важное практическое значение.

Электрогидравлический удар – новый способ получения дисперсных систем, обеспечивающий высокую степень дисперсности при минимальных затратах времени.

Электрогидравлические технологии – результат фундаментальных и прикладных исследований, опытно-конструкторских разработок и опытно-промышленных проверок оборудования, проводимых Институтом импульсных процессов и технологий НАН Украины (г. Николаев). ИИПТ НАН Украины – единственная в мире организация, специализирующаяся на изучении физико-технических аспектов импульсных процессов и на создании импульсных технологий.

Метод пептизации.

Перевод осадка в золь путем обработки пептизаторами – растворами электролитов, ПАВ или растворителем. При пептизации не происходит изменения степени дисперсности частиц.

Результатом пептизации является разобщение частиц и распределение их по всему объему дисперсионной среды.

Различают два вида пептизации:

 

непосредственная или адсорбционная: на поверхности частиц перед их разделением адсорбируется непосредственно добавленный пептизатор. Характеризуется полным отсутствием каких-либо химических процессов между пепетизируемым веществом и пептизатором.

посредственная или диссолюционная: охватывает все случаи, когда пептизация сопряжена с химической реакцией поверхностно расположенных молекул коллоидных частиц. На поверхности частиц адсорбируется продукт взаимодействия пептизатора с веществом дисперсной фазы (ионы вновь полученного пептизатора). Таким образом, процесс диссолюционной пептизации состоит из 2-х фаз: 1 – образование путем химической реакции растворимого электролита-пептизатора; 2 – адсорбционное взаимодействие коагеля с пептизатором, приводящее к образованию мицелл и пептизации геля.

 

Рассмотрим на примере: получим студенистый осадок гидроксида железа:

Непосредственная пептизация: действуем раствором . Ионы железа, адсорбируясь на поверхности частиц, сообщают им положительный заряд, одноименно заряженные частицы отталкиваются и переходят из осадка в раствор:

Посредственная пептизация: действуем разбавленной соляной кислотой. Часть молекул взаимодействует с с образованием хлороксида железа . Ионы вновь полученного пептизатора , адсорбируясь на поверхности частиц осадка , переводят его в коллоидное состояние:

Во многих случаях процесс пептизации имеет смешанный характер.

На пептизацию влияют: структура осадка, возраст осадка (коагеля), концентрация пептизатора, механическое воздействие, температура.

Свежеосажденные, сильно гидратированные осадки наиболее легко пептизируются. Процессы старения коагеля отрицательно влияют на его пептизируемость (по мере старения коагель уплотняется). У старых осадков способность к пептизации часто исчезает вовсе. Перемешивание благоприятствует пептизации. С повышением температуры скорость пептизации возрастает.