Свойства пены

СТРУКТУРНО–МЕХАНИЧЕСКИЕ

(РЕОЛОГИЧЕСКИЕ) СВОЙСТВА

К наиболее важным реологическим характеристикам пены относятся предельное напряжение сдвига и вязкость, поскольку течение пены – составная часть многих про­цессов при получении и применении пен (подземное пожаротушение, получение вспененных полимерных мате­риалов и замороженной пены, пылеулавливание и т. д.).

Предельное напряжение сдвига. Его часто выражают через жесткость, которая характеризует способность пены воспринимать определенные механические нагрузки, на­пример, давление вышележащего столба пены без дефор­мации, т. е. изменения объема или формы. Пены облада­ют некоторой жесткостью, даже если их пленки жидкие. Это объясняется тем, что состояние равновесия отвечает минимальной поверхностной энергии, а любая деформа­ция увеличивает эту энергию, т. е. требует внешней рабо­ты. Жесткость пен особенно разительна, если принять во внимание их низкую плотность: водная пена с пузырька­ми диаметром 1 см и с пленками толщиной 10 ³ см имеет плотность около 0, 003 г/см³.

Вязкость пены. Вязкость – это реологическая харак­теристика, знание которой позволяет определять условия перекачивания пены по трубам., растекаемость пенной массы по поверхности (например, при тушении пожара), способность к свободному истечению из отверстий. Зна­чения структурной (эффективной) вязкости, получаемые разными исследователями, изменяются в широком ин­тервале в зависимости от кратности и дисперсности пен и от напряжения сдвига (скоростей течения). По данным Венцеля, вязкость пен кратностью 100 – 400 изменялась от 0, 7 до 2, 0 Пас при малых напряжениях сдвига и от 0, 07 до 0, 2 Па – с при больших напряжениях сдвига.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ПЕНЫ

Электропроводной в пене является только жидкая фаза, поэтому удельная электропроводность пены _F за­висит от содержания жидкой фазы и ее удельной элект­ропроводности _L.

_F =

где п – кратность пены, В – коэффициент формы, зави­сящий от кратности пены и распределения жидкой фазы между каналами и пленками в пене. Экспериментально установлено, что он монотонно увеличивается от 1, 5 до 3, 0 при возрастании кратности пены.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕН

Ослабление светового потока, проходящего через слой пены, происходит в результате рассеяния света и погло­щения его раствором. Однако в полиэдрической пене доля жидкости в общем объеме весьма мала, поэтому интенсивность светового потока уменьшается практически лишь в результате рассеяния. В такой пене поверхности разде­ла фаз относятся к трем четко выраженным и различаю­щимся по оптическим свойствам структурным элемен­там: пленкам, каналам Плато и узлам. Ослабление светового потока определяется отношением где I₀ – интенсивность падающего света, I – интенсивность све­та, прошедшего через пену.