|
T
k
r
r
m
v
r
a
m
(30)
где m – масса молекулы,
– молекулярный объем,
a
(r) – компонента
потенциала пары молекул, отвечающая притяжению (cr - 6), которую
можно найти из формул Лондона для дисперсионных сил, r –
расстояние между центрами двух соседних молекул.
Теоретические значения динамической вязкости моделируемых
ПАВ представлены в табл. 2. Вязкость исследуемых ПАВ
увеличивается по мере возрастания концентрации неонола в
изотропной фазе, достигает максимума в районе, где существует
гелеобразная
фаза
(50 масс. %),
и
уменьшается
с
ростом
концентрации в области выхода из зоны гелеобразования (рис. 40).
Адсорбционные свойства представлены в табл. 3.
Реологические особенности смазочных материалов (СМ)
определяются
их
химической
структурой.
Вязкостные
характеристики СМ зависят не только от термодинамических
параметров – температуры и давления, но и от механических –
скорости сдвига. Физико-химические свойства и структурные
формулы данных веществ представлены в табл. 4 и 5. Для ПАВ
111
данного типа известно, что с ростом скорости сдвига динамическая
вязкость снижается, так как разрушается внутренняя структура.
Таблица 2
Сравнительные характеристики вязкостных моделей
с экспериментальными данными
Неонол 9/10
Неонол 9/6
концентрация
С, %
сдвиговая
молеку-
лярная вязкость (мо-
дель Борна и Грина),
Па
с
концентрация
С, %
сдвиговая
молеку-
лярная вязкость (мо-
дель Борна и Грина),
Па
с
5
254
5
205
30
296
30
278
50
1197
50
1020
70
637
70
695
75
401
75
398
100
285
100
243
Таблица 3
Энергия адсорбции молекул модельных смазочных
материалов на металлической поверхности
Н
аим
енов
ание
/
к
ол
ич
ес
тв
о
м
ол
ек
ул
Р
ас
ст
оя
ние
м
еж
д
у
пов
ерхн
о
с
тя
м
и,
нм
Э
не
рг
ия
с
м
аз
оч
н
о
го
сл
оя
,
к
к
ал
/м
ол
ь
Э
не
рг
ия
к
л
ас
те
ра
,
к
к
ал
/м
ол
ь
Э
не
рг
ия
об
ъе
д
ине
нног
о
к
л
ас
те
ра
и
см
аз
о
ч
ног
о
сл
оя
,
к
к
ал
/м
ол
ь
Э
не
рг
ия
в
за
им
од
ей
-
ст
в
ия
к
л
ас
те
ра
и
см
аз
о
ч
ног
о
сл
оя
,
к
к
ал
/м
ол
ь
О
рие
н
та
ци
онный
к
оэ
ф
ф
иц
и
ент
0,5
-49,57
-335,13
265,51
0,634
0,75
-49,57
-372,43
241,74
0,601
1,0
-49,57
-401,21
180,39
0,567
Неонол
9/6/ 650
1,25
-49,57
-352,
67
-441,54
151,34
0,547
0,5
-32,13
-397,25
257,84
0,619
0,75
-32,13
-332,98
231,71
0,582
1,0
-32,13
-379,63
216,63
0,563
Неонол
9/10/ 650
1,25
-32,13
-317,
26
-399,30
201,09
0,541
112
Зависимость динамической вязкости от скорости сдвига
является нелинейной. Этот факт говорит о том, что исследуемое
вещество проявляет свойства неньютоновской жидкости. Данные
вещества проявляют мезогенные свойства. В частности, формируют
лиотропную мезофазу. Влияние температуры на вязкость СМ на
основе ПАВ меньше, чем для масла, поскольку главную роль в
сопротивлении течению играет разрушение скелета загустителя, а его
прочность сравнительно мало зависит от температуры.
0
20
40
60
80
100
200
400
600
800
1000
1200
В
я
зк
о
с
т
ь
,
П
а
*с
Концентрация С, %
Неонол 9.10
Неонол 9.6
Рис. 40. Зависимость динамической вязкости исследуемых ПАВ от
концентрации их водных растворов (данные моделирования методом МД)
113
Таблица 4
Физико-химические свойства неонола [31]
Водородный показатель (
рН
) 10 % водного раствора
5—8
Пенообразующая способность1,25 г/л водного раствора, см3 не более 70
Содержание активного вещества, %
92—94
Степень биоразложения, %
95
4
Таблица 5
Структурные формулы исследуемых ПАВ [40, 41]
Неонол 9/10
Неонол 9/6
C
9
H
19
2
O ( C H
2
C H O ) H
10
C
9
H
19
2
6
O ( C H
2
C H O ) H
Изменения вязкости от концентрации и скорости были
исследованы на ротационном вискозиметре Брукфилда (модель
Brookfield Programmable DV-II+ производства Brookfield Eng. Labs.,
Inc., USA), предоставленном НИИ наноматериалов «Жидкие
кристаллы»
Ивановского
государственного
университета.
Экспериментальные кривые зависимости вязкости исследуемых ПАВ
от концентрации их водных растворов изображены на рис. 41.
Получены модельные представления о структуре смазочных слоев
исследуемых растворов поверхностно-активных веществ в различных
интервалах концентраций. Выявлено наличие зоны гелеобразования в
интервале концентраций 75 – 30 %. На наш взгляд, формирование
геля вызвано наличием у данных веществ способности образовывать
114
лиотропную мезофазу в указанном выше интервале концентраций.
По результатам молекулярно-динамического моделирования также
было обнаружено образование гелеобразной структуры в том же
интервале концентраций.
В монографии рассмотрена возможность моделирования
структуры
смазочных
слоев
и
определения
некоторых
триботехнических характеристик – адсорбции, надмолекулярной
организации и вязкости. Сравнительный анализ экспериментальных
данных показывает эффективность разработанного метода.
0
20
40
60
80
100
200
400
600
800
1000
1200
Неонол 9.10
Неонол 9.6
В
я
з
ко
с
т
ь
,
П
а
*с
Концентрация С, %
Рис. 41
.
Зависимость динамической вязкости ПАВ от концентрации их
водных растворов (экспериментальные данные) [40]
115
Do'stlaringiz bilan baham: |
