Структурно-механічні властивості

Закономірності структуроутворення; сукупність механічних і реологічних властивостей, до яких відносять в’язкість, пружність, пластичність, міцність, об’єднані загальним терміном – структурно-механічні властивості дисперсних систем.

Властивості дисперсних систем визначаються кількістю частинок дисперсної фази. Якщо їх багато, то поміж ними виникає констакт і утворюється структура, яка має міцність. Дисперсні системи при цьому можуть протидіяти руйнуванню і деформації під дією зонішньої нагрузки. Також може спостерігатися течія цих систем.

Системи, в яких частинки дисперсної фази переміщуються по всьому об’ємі, називають вільнодисперсними системами.

Системи, в яких частинки дисперсної фази пов’язані між собою і нездатні переміщуватися стосовно один одного, називають пов’язанодисперсними системами. Вони володіють міцністю, здатністю зберігати свою форму, пластичністю, еластичністю, пружністю.

Вільнодисперсні системи володіють в’язкістю і текучістю. В’язкість цих систем зростає зі збільшенням концентрації дисперсної фази. Якщо концентрація дисперсної фази незначна, для визначення в’язкості використовують формулу Ейнштейна

чи ,

де , - в’язкість вільнодисперсних систем і дисперсного середовища відповідно; - коефіцієнт, який залежить від форми частинок (для сферичних частинок ); - об’ємна концентрація дисперсної фази.

В’язкість розчинів ВМС залежить від властивостей і температури розчинника. Розчинник здатний впливати на конформаційну форму макромолекул і змінювати в’язкість одного і того самого розчину ВМС. Таким чином, в’язкість, розчину ВМС за однакових умов може бути змінною. Тому для розчинів ВМС розрізняють відносну, питому та зведену в’язкості.

Відносна в’язкість - це співвідношення в’язкості розчину і в’язкості розчинника :

.

Питома в’язкість показує, наскільки збільшилася в’язкість розчину ВМС порівняно з в’язкістю розчинника :

.

Питома в’язкість, віднесена до концентрації системи, називається зведеною в’язкістю:

.

Для визначення молекулярної маси білків можна використовувати рівняння Марка-Куна-Хаувінка

,

де − характеристична в’язкість (умовна величина); − коефіцієнт залежить від форми макромолекули (наприклад, ДНК має лінійну форму ; білки мають форму хаотичного клубка, дорівнює 0,5-0,7 і вище); − стала для визначеного полімергомологічного ряду речовин; − молекулярна маса.

Сипучі матеріали також володіють структурно-механічними властивостями. Висока і середньодисперсні системи, діаметр частинок яких не перевищує 10 мкм, називають пилевидними. Якщо частинки мають розмір декілька сотен мікрометрів кажуть, що маємо порошки, а якщо більш крупні, то кажуть сипучі матеріали.

Сипучі матеріали, які являють собою дисперсні системи типу , мають між частинками контакт. Чмсло контактів залежить від структури смпучого матеріалу, розмірів частинок та густини їх упаковки. Взаємне перміщення частинок сипучого матеріалу визначається адгезією, аутогезією та тертям.

Тертям називають взаємодію, яка виникає у містах контакту поверхонь і не дає змоги їх відносному переміщенню.

При адгезії та аутогезії сили діють перпендикулярно поверхні контакту, а у випадку тертя – тангенціально.