Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
В более поздних исследованиях Маршалл и Чарлзворт [209] предлс жили схему формо- и структурообразования частиц при сушке капе?; суспензий, коллоидных и истинных растворов, согласно которо; образование той или иной структуры частицы определяется свойства ми корочки или пленки, образующейся на поверхности капли (жес; кая пористая, жесткая малопористая, эластичная), и температуре' окружающей среды Т (ниже и выше температуры кипения жидкое? Ткип)- Если корочка жесткая и пористая, то независимо от температу ры сушки получаются сферические частицы-агломераты. Если короче жесткая и малопористая, то при Г< Гкип получается недеформировз» ная или мало деформированная частица. При Т> происходи образование пузырьков и в частицах, которые могут быть сильн; разрушены. Если корочка эластичная непористая, то при Г< 7V происходит ее сжатие и образуется смятая (сморщенная) частица. Пр? Т> Гкип наблюдаются образование пузырьков и последующее раздУ вание частицы с разной степенью деформации ее поверхности.
В [38] определяющая роль в формо- и структурообразовании части-из капель отводится двум стадиям (периодам): периоду коркообраз0
эания на поверхности капли и периоду кипения. Причиной коркообра-зования могут быть кристаллизация, коагуляция, деструкция растворенного или взвешенного вещества на поверхности капли при контакте с высокотемпературной окружающей средой. Свойства образующейся корки (пористость, эластичность, прочность) и интенсивность кипения, а также соотношение между длительностями периодов коркообразования и кипения определяют конечную форму и структуру частицы.
По мнению авторов [94, 125] все приведенные предпосылки и теории являются в принципе правильными. Каждый из рассмотренных механизмов в зависимости от конкретных свойств объектов сушки и условий тепло- и массообмена с окружающей средой вносит свой вклад в формо- и структурообразование частиц при сушке капель жидких материалов. В частности, не вызывает сомнений внедрение пузырьков воздуха в капельки в момент распыления жидкости. После образования твердофазного поверхностного слоя в нем действуют одновременно силы, обусловленные внутренним испарением и раздуванием оболочки (по Маршаллу) и продавливанием корки внутрь частицы (по Томану). Если количество тепла, подводимого к капле от газа, равно количеству тепла, отводимого от капли с испаряющейся влагой (эквивалентный теплообмен), то в формировании структуры частицы будет преобладать механизм Томана. Если же количество тепла, передаваемого от газа к капле, больше количества тепла, отводимого испаряемой влагой (неэквивалентный тепломассообмен), то избыток тепла пойдет на нагрев капли и приведет к внутреннему парообразованию, нередко сопровождающемуся кипением жидкой фазы. В последнем случае давление паров при наличии плохо паропро-ницаемой эластичной пленки приведет к раздутию частицы, а при жесткой непористой корке - к разрушению, т.е. будет преобладать механизм Маршалла.
Полимерные латексы представляют собой устойчивые взвеси в воде сферических полимерных глобул (латексных частиц) диаметром от 0,05 до 2 мкм (для эмульсионного ПВХ 0,05- 0,15, для микросуспензионного - 0,2 - 2 мкм), которые значительно крупнее частиц коллоидных растворов, но существенно мельче частиц обычных суспензий или расслаивающихся взвесей. Полимерные частицы в зависимости от температуры перехода в высокоэластическое (Гс< 9 < Ту) или вязко-текучее (6 > Tf) состояние и температуры среды могут образовывать жесткую или эластичную корку на поверхности капли латекса. Кроме того, в водной фазе содержится растворенный эмульгатор - высоко-Молекулярное соединение типа синтетического мыла (натриевые или калиевые соли жирных кислот, сульфонаты, алкилсульфонаты и т.п.), т.е. при упаривании водная фаза может постепенно трансформироваться в коллоидный раствор. Таким образом, латексы одновременно обладают свойствами суспензий и коллоидных растворов, и структурные превращения при их сушке могут идти по любому из рассмотрен-нЫх механизмов.
it
При тепломассообмене капли латекса с сушильной средой испарение влаги приводит к повышению концентрации твердой фазы, в первую очередь в поверхностном слое, потому что испарение воды происходит с поверхности капли. Латексные частицы коагулируют и образуют на поверхности капли плотную упаковку в виде свода, способного противостоять силам сжатия. Влага испаряется через поры,! образованные соприкасающимися глобулами. Силы поверхностного| натяжения при отрицательной кривизне менисков стремятся удержать в порах и растянуть межглобулярную жидкость, которая оказываете > под отрицательным давлением. Отрицательное давление и, таки образом, внешнее давление на свод можно оценить по формул Лапласа-Жюрена: p = 2ocosB/r, (4.1)
где 0 - коэффициент поверхностного натяжения жидкости; 8 - угол смачивания; г -радиус пор.
При гексагональной упаковке между тремя соседними глобулами радиусом R получается окно с радиусом вписанной окружности г -=0,155R. Оценка ;:с формуле (4.1) при диаметре латексных частип 0,05- 2 мкм дает значение давления в интервале 1 - 35 МПа. Столь значительные силы, действующие на свод, не могут не влиять m процесс структурообразования.
