第三章 凝 膠.ppt

1、第三章 凝 膠,膠體與表面化學(xué),第一節(jié) 概述,1 凝膠及其通性 凝膠：溶膠或者溶液中的膠體粒子或者高分子在一定條件下互相連接，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)空隙中充滿作為分散介質(zhì)的液體。這樣一種特殊的分散體系稱作凝膠。 膠凝：一定濃度的溶膠或者大分子化合物的真溶液在放置過程中自動(dòng)形成凝膠的過程叫膠凝。 凝膠中分散相是連續(xù)相，分散介質(zhì)也是連續(xù)相，這是凝膠的主要特征。,3.1 概述,2 凝膠的分類 1）彈性凝膠（可逆凝膠） 由柔性的線性大分子物質(zhì)形成的凝膠。 2）非彈性凝膠（不可逆凝膠） 由剛性質(zhì)點(diǎn)溶膠形成的凝膠為非彈性凝膠。,3.2 凝膠的形成,1 形成的條件 1) 干膠吸收親和性液體后體積膨脹而形成凝

2、膠。 2）溶液或者溶膠形成凝膠的基本條件 a 降低溶解度，使被分散的物質(zhì)從溶液中以“膠體分散狀態(tài)”析出。 b 析出的質(zhì)點(diǎn)既不沉降，也不能自由行動(dòng)，形成骨架，在整個(gè)溶液中形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。,3.2 凝膠的形成,2 凝膠形成的方法 1) 改變溫度 2）加入非溶劑 3）加入鹽類 聚沉過程的特殊階段 牛頓液體-聚集體-凝膠 4）化學(xué)反應(yīng) 產(chǎn)生不溶物同時(shí)生成大量小晶粒；晶粒形狀以不對(duì)稱為好。,3.3 凝膠的結(jié)構(gòu),按照質(zhì)點(diǎn)形狀和性質(zhì)將凝膠結(jié)構(gòu)分為4類。p137 A 球形質(zhì)點(diǎn)相互聯(lián)結(jié)，由質(zhì)點(diǎn)聯(lián)成的鏈排成三維網(wǎng)架。 B 棒狀或者片狀質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成網(wǎng)架 C 線型大分子構(gòu)成網(wǎng)架 D 線型大分子因化學(xué)交聯(lián)形成網(wǎng)架,3.

3、3 凝膠,質(zhì)點(diǎn)形狀 質(zhì)點(diǎn)形狀對(duì)形成凝膠所需的最低濃度影響顯著，形狀越不對(duì)稱，所需濃度越低。 質(zhì)點(diǎn)的柔性或剛性 大分子 彈性凝膠； 剛性質(zhì)點(diǎn) 非彈性凝膠 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)聯(lián)結(jié)的性質(zhì) a 以質(zhì)點(diǎn)間分子間作用力形成結(jié)構(gòu)，不穩(wěn)定，易破壞 b 以氫鍵形成結(jié)構(gòu)， 較穩(wěn)定。 c 以化學(xué)鍵形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，非常穩(wěn)定。 大分子凝膠 凝膠結(jié)構(gòu)中存在微晶區(qū)，無定形區(qū)。,3.4 膠凝作用及其影響因素,溶膠和凝膠轉(zhuǎn)變時(shí)的現(xiàn)象 1.1 轉(zhuǎn)變溫度 大分子溶液無嚴(yán)格轉(zhuǎn)變溫度，常與冷卻速度相關(guān) 1.2 熱效應(yīng) 大分子溶液形成凝膠時(shí)常常放熱，一般溶膠膠凝時(shí)無熱效應(yīng)。 1.3 光學(xué)效應(yīng) 溶膠變?yōu)槟z，丁達(dá)爾效應(yīng)增強(qiáng)。 1.4 流動(dòng)性質(zhì)

4、失去流動(dòng)性 1.5 電導(dǎo) 無明顯變化,3.4 膠凝作用及其影響因素,2. 影響膠凝作用的因素 2.1 明膠溶液 溶液濃度；溫度；電解質(zhì) 2.2 硅溶膠 濃度；溫度；電解質(zhì)；水溶性有機(jī)物；pH值,3.5 凝膠的性質(zhì),觸變作用 凝膠 溶膠（等溫） 又稱切稀作用 可能的機(jī)理 a 電性平衡，距離 b 架子理論 負(fù)觸變作用：外力作用下體系粘度升高，又稱切稠作用。,3.5 凝膠的性質(zhì),2. 離漿作用 離漿指水凝膠在基本不改變外形的情況下，分離出其中所包含的一部分液體，此液體是大分子稀溶液或稀的溶膠。 影響因素：彈性凝膠 非彈性凝膠 溫度；電解質(zhì)；聚沉劑,3.5 凝膠的性質(zhì),3 膨脹作用 無限膨脹；有限膨脹 膨脹度 膨脹速度,3.5 凝膠的性質(zhì),3 膨脹作用 膨脹機(jī)理 第一階段 形成溶劑化層 特征：液體蒸汽壓低；體積收縮；熱效應(yīng)；熵值降低 第二階段 液體的滲透與吸收