Лако-красочные материалы — производство

При утоньшении прослойки жидкости, разделяющей поверх­ности двух твердых тел или вообще двух любых адсорбировавших ионы фаз, между поверхностями этих фаз возникают — силы взаи­модействия двоякого рода. Во-первых, силы, зависящие от притя­жения между молекулами обоих тел, между молекулами жидко­сти и между молекулами жидкости и каждого тела (или фазы).

Если оба тела одинаковы, то эти силы приводят к притяжению1 тел, стремящемуся утоньшить прослойку жидкости. Во-вторых, в результате действия сил электрической природы между одина­ковыми телами всегда возникает отталкивание, вызывающее утолщение жидкой прослойки. Поэтому, чтобы толщина про­слойки не изменялась и система в целом сохраняла термодина­мическое и одновременно механическое равновесие, необходимо приложить к поверхностям прослойки дополнительную силу, в первом случае стремящуюся ее утолщить, во втором — утонь­шить. Если обе фазы твердые, эти силы можно приложить к ним непосредственно. Если фазы жидкие или газообразные, разделен­ные жидкой перегородкой, равновесие можно поддержать, изме­нив в них давление.

В обоих случаях эта дополнительная сила уравновесит давле­ние в тонкой прослойке. Следовательно, равновесное значение давления отличается от давления, которое было в прослойке до утоныиения и которое сохраняется в объеме жидкой фазы. То из­быточное давление, которое обнаруживает межфазная прослойка жидкости при достаточном ее утоньшении, называется расклини­вающим давлением и обозначается символом П(Л). Понятие рас­клинивающего давления было введено Б. В. Дерягиным в 1935 г. Мерой величины П(/г) служит разность между давлением на про­слойку, плоскопараллельную со стороны ограничивающих ее фаз р, и давлением р0 фазы, из которой образовалась прослойка и с которой она сообщается по краям (периметру):

П (h) = pi — p0

>

Функция U(h) имеет различный вид для разных фаз и про­слоек, отражая закономерности изменения сил взаимодействия между ними с изменением толщины прослойки. Следует подчерк­нуть, что функцию П(Л) можно вычислить теоретически только для определенных случаев и лишь с ограниченной точностью. По­этому особое значение имеют методы экспериментального опре­деления величины П.

Закономерности расклинивающего давления были изучены Б. В. Дерягиным с сотр. путем прямых измерений. Вначале им было обнаружено и изучено расклинивающее давление для про­слоек жидкостей между твердыми плоскими поверхностями, а затем — для смачивающих пленок на различных поверхностях. Позднее было обнаружено и исследовано расклинивающее дав­ление пленок растворов мыл и других поверхностно-активных веществ, помещенных между двумя газовыми средами (пузырь­ками). Эти исследования были продолжены болгарским ученым Шелудко, а затем английскими учеными Гайдоном и Коркилом, американским ученым Майзельсом и др.

Вклад в расклинивающее давление могут вносить ван-дер- ваальсовы силы (молекулярная слагающая расклинивающего давления) и электрические силы (ионно-электростатическая

Слагающая). Помимо этого Б. В. Дерягиным, Н. В. Чураевым, 3. М. Зориным и др. показано существование третьей «структур­ной» слагающей расклинивающего давления. Она возникает, когда толщина прослойки h (рис. 1,3) становится меньше суммы толщин (hi + h2) ее поверхностных слоев, обладающих особым располо­жением молекул, отличным от беспорядочного расположения мо­лекул в объеме жидкости. Когда h < hi + h2, то, очевидно, часть структурно измененных слоев, ограничивающих прослойку, должна выдавиться в объем жидкости. При этом особая структура этих

Граничных слоев разрушается, что требует затраты работы. Со­гласно первому закону термодинамики затрата работы при утонь — шении слоя должна быть связана с преодолением добавочного, т. е. в данном случае расклинивающего давления.

Применяя первый закон термодинамики, мы предполагаем про­цесс утонынения прослойки настолько медленным, что диссипацией энергии и затратой работы на преодоление вязкости жидкости можно пренебречь. Расклинивающее давление никакого отношения яи к вязкости, ни к другим механическим свойствам жидкости не имеет. В заключение добавим, что расклинивающее давление мо­жет быть как положительным, так и отрицательным.