Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
Yo + Уэ
¦100 =
Ei Ei+E2
100 [%]
(VIL 27)
Структурно-механические характеристики адсорбционных пленок определяют методом плавающей магнитной пластинки с помощью прибора, схема которого приведена на рис. 66.
На предметном столике 1 микроскопа (МИР-12) помещаются вспомогательный магнит 2, рабочая кювета 5 и основной электромагнит 6, Ферромагнитная пластинка 4 помещается на границе раздела фаз в рабочей кювете 5, и ее положение регулируется с помощью вспомогательного магнита 2, На основной электромагнит подается напряжение от
13 Зак. 673
201
Рис. 66. Схема установки для определения реологических характеристик адсорбционных пленок:
/ — предметный столик микроскопа; 2— вспомогательный магнит; 3— микроскоп; 4— ферромагнитная пластинка; 5—-измерительная кювета; 6 — основной электромагнит; 7 — источник постоянного тока; 8—вольтметр.
источника постоянного тока 7, измеряемое вольтметром 8. Смещение пластинки, вызываемое действием электромагнита 6, фиксируется по шкале измерительного микроскопа 3. Предварительно прибор калибруют с использованием торзионных весов, определяя зависимость между силой действующей на пластинку, и напряжением ?/, подаваемым на основной электромагнит.
Работу на установке выполняют в следующем порядке. В кювету 5 наливают раствор полимера (уровень раствора должен находиться примерно на середине высоты магнита 6). Кювету устанавливают в держателе на предметном столике микроскопа и с помощью пластмассового пинцета на поверхность раствора аккуратно помещают пластинку. Вращая вспомогательный магнит, устанавливают пластинку таким образом, чтобы она располагалась параллельно боковым стенкам кюветы. Правильность установки пластинки на поверхности раствора контролируют путем наблюдения в окуляре микроскопа.
Передвигая электромагнит 6, устанавливают его на определенном расстоянии / между торцевой плоскостью его сердечника и ближайшей к ней стороной пластины (рекомендуется /»30 мм). Значение / фиксируют по шкале предметного столика микроскопа. Затем сверху по стенке кюветы аккуратно вводят несколько миллилитров (3— 5 мл) неполярного растворителя. Фиксируют время введения растворителя.
Если при введении растворителя пласткнка погрузится на дно кюветы, допускается извлечение ее намагниченным пинцетом и последующее опускание на границу раздела полярная жидкость — неполярная жидкость.
Снова проверяют правильность расположения пластинки и расстояния /. Поворотом лимба микроскопа совмещают вертикальную линию перекрестия шкалы окуляра с концом пластинки, ближайшим к электромагниту 6. Через определенное время после введения неполярной жидкости на электромагнит накладывают рабочее напряжение V и одновременно включают секундомер. Через определенные промежутки времени т (~10 с) по шкале микроскопа измеряют смещение пластинки А/ до тех пор, пока оно не превысит 1 мм. Отключают питание электромагнита (время выключения отмечают по секундомеру) и снова через те же промежутки времени измеряют по шкале микроскопа изменение остаточной деформации.
202
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для проведения работы необходимы:
Установка для измерения реологических характеристик межфазных пленок.
Секундомер.
Пинцеты, пластмассовый и стальной, намагниченный. Пипетка емкостью 5 мл.
Водный раствор полимера, например 1,5%-ный (масс.) раствор желатины.
Неполярный растворитель, например октан.
Измеряют смещение магнитной пластинки на границе раздела водный раствор полимера — неполярная жидкость по методике, указанной выше. Вначале проводят измерения через 25—30 мин, а затем через 1 ч после введения в кювету неполярного растворителя (для вновь приготовленной системы). По полученным данным рассчитывают деформацию у = А//П (П — периметр пластинки). Результаты измерений записывают в таблицу (см. табл. VII. 5).
Таблица VIL 5. Экспериментальные результаты определения деформации адсорбционной пленки полимера
Время после приложения и снятия внешнего поля Т, с Смещение пластинки, Al, мм Деформация у
10
20
. • .
По данным таблицы строят деформационные кривые у = /(т). Считая, что при незначительных смещениях пластинки (Al ^ 1 мм), действующее на нее со стороны электромагнита усилие практически постоянно, по калибровочному графику F = f(U) определяют F, соответствующее рабочему напряжению. По значению F рассчитывают напряжение Рп= F/IJ.
По графикам у = /(т) с помощью уравнений (VII. 17), (VII.22), (VII. 26) и (VII. 27) рассчитывают параметры, характеризующие структурно-механические свойства пленки: модуль упругости Е\, модуль эластической деформации Е2, равновесный модуль эластичности Еэ и степень эластичности а. Результаты сводят в таблицу (см. табл. VII. 6) и анализируют изменение реологических параметров межфазной пленки во времени.
Таблица VII. 6. Результаты расчета структурно-механических свойств адсорбционной пленки
Время с момента контакта жидких фаз, мин Ev Н/м Е2, Н/м Еэ, Н/м а, %
13*
203
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какими основными структурно-механическими свойствами характеризуются дисперсные системы? Каким методом они выявляются?
