Силы, действующие между макроскопическими телами
Силы, действующие между двумя телами в дисперсиях, обычно называют поверхностными силами. Они обусловлены не только атомами на поверхности вещества, но и атомами, находящимися в его объеме.Следует обратить внимание на то, что эти силы всегда являются силами притяжения. При необходимости получения большей точности можно вводить поправки, например уточнение Волда с учетом адсорбционных слоев [22] или Казимира и Полдера с учетом запаздывания сил притяжения. [24, 25]. Но простое рассмотрение опубликованных значений констант Гамакера показывает, что они могут изменяться на порядок и поэтому редко оправдана необходимость использования усложняющих поправок с целью учета непостоянных трудно уловимых эффектов, таких как в работах Волда [23] и Винсента [26].
Хотя между двумя одинаковыми частицами всегда действует сила притяжения, Виссер [27] отмечает, что при определенных условиях можно получить отрицательную константу Гамакера в трехкомпонентной системе, когда Ли < Лзз<Л22 или А п >Лзз > >Л22, где Лзз представляет собой индивидуальную константу Гамакера данной среды. Важно отметить, что и в этом случае одинаковые частицы Аи, находящиеся в среде Л33, также как и А-22 в среде Л33 по-прежнему будут притягиваться, но частицы Ац и Л22 — отталкиваться друг от друга. Примером подобного типа отсутствия ассоциации, как полагают, могут быть частицы политетрафторэтилена и графита в воде.
Чтобы получить «коллоидную дисперсию» необходимо создать условия, чтобы энергия отталкивания - (VR) между частицами была больше энергии притяжения и в результате сложения этих двух энергий оставалась бы значительная результирующая энергия отталкивания. Поскольку энергии отталкивания и притяжения зависят от расстояния между частицами, важно знать распределение частиц, особенно в красках, которые с коллоидной точки зрения рассматриваются как «концентрированные» системы. Для монодисперсных сферических частиц любого размера среднее расстояние 5 равно одному диаметру частицы при ОКП равном 9,25%. Поэтому среднее расстояние между частицами для ТЮг при такой концентрации равно приблизительно 200 нм, а для меньших частиц при той же ОКП это расстояние будет пропорционально меньше.
Если сравнить энергии отталкивания и притяжения, помня, что для частиц, находящихся в Броуновском движении, средняя энергия перемещений при комнатной температуре равна 3/2 kT, то для их стабилизации необходимо иметь энергетический барьер (^макс), значительно превышающий эту величину (рис. 5.3).
На кривой общей энергии может наблюдаться «вторичный минимум», соответствующий энергии, которая характеризует возможность существования слабой флокуляции. Она называется «слабой флокуляцией» (1/мин) или «вторичной минимальной флокуляцией» в отличие от более сильной флокуляции, которая происходит при дальнейшем сближении частиц и иногда называется «первичной флокуляцией». Следует заметить, что иногда в литературе [28] пользуются терминологией, отличной от используемой в лакокрасочной промышленности; например, термин «коагуляция» в литературе употребляется для описания флокуляции, в то время как обычно этот термин в промышленности применяют тогда, когда наблюдается необратимая ассоциация латексных или эмульсионных частиц.