Где я(л), — расклинивающее давление, соответствующее первой потенциальной яме.

Следует обратить внимание на то, что, согласно формулам (10.32) и (10.33), работа формирования аутогезии частиц в процес­се коагуляции и работа преодоления взаимодействия слипшихся частиц не равны между собой, что является следствием изменения расклинивающего давления в зависимости от расстояния между частицами.

Работа, определяемая при помощи формул (10.32) и (10.33), характерна для твердых, не подвергшихся деформации шарооб­разных частиц. В случае взаимодействия между двумя одина­ковыми жидкими или газообразными частицами в эмуль­сиях и пенах (см. гл. 15 и 16), которые называют теку­чими в связи с подвижностью границы раздела, изменяется их профиль.

Рис. 10.6. Области, характеризующие поверхность контактирующих текучих частиц

Рис. 10.7. Образование структурной составляющей расклинивающего давления между частицами 1 за счет перекрытия 3 сольватных слоев 2: 4, 5, б — полярные молекулы сольватной оболочки; 7 — сила отталкивания между одноименно заряженными молекулами сольватной оболочки

Следует рассматривать три области: / — плоскопараллельную, // — переходную и ///—объемного мениска (рис. 10.6). Межфазовое поверхностное натяжение в плоскопарал -л ельной области является постоянным, а в области объемного мениска определяется условием (2.23) (см. гл. 2) и зависит от радиуса кривизны поверхности мениска. Кривизна поверхности в переходной области не является постоянной, что обусловливает переменное расклинивающее давление и межфазовое поверхностное натяжение.

С учетом особенностей взаимодействия текучих частиц сила аутогезии между каплями и пузырьками будет определяться следующим уравнением:

(10.34)

Параметр kj можно определить в результате расчетов, он изменяется в пределах от 0,5 до 10.

Кроме того, под действием внешней силы Р_я может происходить деформация текучих частиц, в результате чего изменяется работа при контакте, последующей коагуляции и отрыве таких частиц. Соотношение между W^ и W_KOT имеет вид

W_orp = W_KJ\ + a, + а₂), (10.35)

где а, = n(h)/P_n; a₂ = n(h)/P_n.

Проведеный анализ позволяет выразить условия агрегативной устойчивости эмульсий в случае необратимой коагуляции при W_Kor» кТ.

(10.36)

Условие, определяющее самопроизвольное диспергирование осадка эмульсий, выглядит так:

W_orp = 1 + о, + а₂ < £, (10.37)

где Б — константа.

Влияние межфазового поверхностного натяжения на агрега-тивную устойчивость эмульсий и их способность к самопроиз­вольному диспергированию зависит от наличия потенциального барьера на изотерме поверхностного натяжения. При отсутствии потенциального барьера, когда n(h)₆ = 0 (см. рис. 10.5, б), по мере уменьшения межфазового поверхностного натяжения агрегатив-ная устойчивость эмульсий снижается. Если потенциальный ба­рьер будет значительным, то с уменьшением межф|азового по­верхностного натяжения наблюдается противоположный эффект, т.е. агрегативная устойчивость эмульсий растет.

Теория ДЛФО и учение о расклинивающем давлении посто­янно совершенствуются и развиваются. Межмолекулярное вза­имодействие и электростатическое отталкивание являются со­ставляющими расклинивающего давления. Помимо них разли­чают еще адсорбционную и структурную составляющие.

Адсорбционная составляющая расклинивающего давления связана с перераспределением молекул растворителя вблизи по­верхности раздела фаз. В результате адсорбции концентрация ве-

ществ в тонкой пленке отличает­ся от,их концентрации в объеме жидкости. Перекрытие адсорбци­онных слоев под действием возникаю­щих поверхностных сил (см. рис. 10.4) связано с изменением концентрации раствора и приводит к появлению дополнительной силы (оттал­кивания или притяжения) между двумя поверхностями, ограни­чивающими прослойку жидкости. Эта дополнительная сила и со­ставляет адсорбционную компоненту расклинивающего давле­ния я_а(А).

В граничных жидких слоях образуются структуры, которые отличаются от структуры этой же жидкости в объеме. Структу­ры, например, могут возникнуть в связи с сольватацией (в слу­чае воды — гидратацией) поверхности частиц / (рис. 10.7) и об­разованием сольватной (гидратной) оболочки 2 При сближении частиц сольватные слои перекрываются, изменяются структура жидкости и свободная энергия системы [см. формулу (10.24)]. Возникает дополнительная сила отталкивания (или притяжения), вызванная структурной составляющей расклинивающего давле­ния.

Кроме того, возможно отталкивание (позиция 7на рис. 10.7) одноименно заряженных групп молекул (например, молекул воды), образующих сольватную (гидратную) оболочку. Отталюь вание может оказать влияние на структурную составляющую расклинивающего давления.

Таким образом, в результате дальнейшего развития теории ДЛФО были определены четыре различные составляющие рас­клинивающего давления, а именно молекулярная я_м(А), элект­ростатическая я_э(А), адсорбционная я_а(А) и структурная я_с(А):

n(h) = nJLh) + njh) + 7i_a(A) + nJLh). (10.38)

Сочетание этих составляющих, которые проявляются в раз­личных условиях, зависит от свойств дисперсной фазы и дис­персионной среды и определяет более сложный, чем приведен­ный на рис. 10.5, б, характер зависимости взаимодействия час­тиц на различных расстояниях, их разделяющих.

6—766

I