Понятия об адгезии частиц

Взаимодействие частиц с плоской по­верхностью иногда называют «прилипание», а взаимодействие частиц между собой «слипание». Такая терминология не универ­сальна и не удобна. Для единства в терминологии, а также вслед­ствие того, что процессы, происходящие при контакте пленок и частиц пыли и порошков с твердой поверхностью, аналогичны, будем называть адгезией взаимодействие частиц с твердой поверх­ностью, а взаимодействие частиц между собой – аутогезией.

Адгезии и аутогезии родственно такое явление, как когезия. Под когезией подразумевают взаимодействие между молекулами в объеме одного тела.

Адгезию часто трактуют как молекулярную связь двух сопри­касающихся разнородных тел (фаз). Такое определение, справед­ливое в известной степени для адгезии пленок и лакокрасочных покрытий, так как в данном случае влиянием окружающей среды можно пренебречь, не отражает всей сложности процессов, про­исходящих при адгезии частиц к твердой поверхности. Микроско­пические частицы в воздушной (газовой) среде прилипают к твер­дой поверхности не только за счет молекулярных сил, но и под действием капиллярных сил жидкости, конденсирующейся в за­зоре между контактирующими телами, и под действием двойного электрического слоя, образующегося в зоне контакта, а также кулоновского взаимодействия и других причин. Кулоновские силы возникают между заряженными частицами и могут значительно превосходить молекулярные. Это используется, в частности, для удержания на листьях растений частиц пестицидов, распыляемых в электростатическом поле.

При наличии масляных загрязнений или клейкого слоя прили­пание частиц обусловлено липкостью подложки. В этом случае при отрыве частиц преодолевается или адгезионное взаимодей­ствие на границе твердое тело – масло, или когезионные силы вязкого слоя на твердой подложке.

Силы адгезии микроскопических частиц в жидкой среде скла­дываются из молекулярного притяжения соприкасающихся тел и сил отталкивания тонкого слоя жидкости в зоне контакта. Следовательно, адгезия частиц пыли и порошков – это взаимодействие микроскопических частиц с твердой поверхностью, обусловленное силами, которые зависят как от свойств контакти­рующих тел, так и от свойств окружающей среды. Силы, определяющие адгезионное взаимодействие, можно условно разделить на две группы.

Первая группа сил обусловливает взаимодействие частиц с по­верхностью до непосредственного соприкосновения тел; величина этих сил резко убывает с увеличением расстояния между контак­тирующими поверхностями. К числу таких сил относятся молеку­лярные и отчасти кулоновские.

Вторая группа сил возникает при контакте частиц с поверх­ностью (вне контакта эти силы не могли бы существовать). Речь идет о капиллярных силах и силе электрического взаимодействия за счет двойного слоя в зоне контакта, а также и о расклинивающем действии слоя жидкости между соприкасаю­щимися телами.

Рассмотрим адгезию твердых микроскопических частиц к твердым подложкам в газовой среде. Поэтому следует остановиться на понятии «микроско­пические частицы», т. е. оценить их размеры, которые обусловлены как возможностью существования самих частиц, так и свойствами контактирующих тел и окружающей среды. Ввиду того что оценка размера частиц нас интересует только в отношении возможности проявления их адгезионных свойств, основным критерием следует выбрать силы адгезии, которые должны обеспечивать удержива­ние частиц на поверхности. Минимальный размер частиц ограни­чен вообще понятием слова «микро». По аналогии с минимальными размерами коллоидных частиц и в данном случае за нижний пре­дел принята величина порядка 10^{-7 см. Верхний предел размера частиц трудно определить однозначно; для одних и тех же кон­тактирующих тел он может увеличиваться при изменении внеш­ней среды и условий контактирования. Так, максимальный размер частиц, способных удерживаться на некоторых лакокрасочных покрытиях, может составлять 10-2 см (100 мкм). Однако при наличии на поверхности масляных загрязнений или клейкого слоя верхний предел размера частиц увеличивается.}

К макроскопическимотносят такие частицы, сила взаимодей­ствия которых с плоской поверхностью меньше их веса.