胶体与表面化学第三章凝胶ppt课件

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1、第三章第三章 凝凝 胶胶第一节第一节 概述概述凝胶及凝胶及其通性其通性凝胶凝胶是固液或固气分散体系的一种，其中分散是固液或固气分散体系的一种，其中分散相粒子相互连接成网状结构，分散介质填相粒子相互连接成网状结构，分散介质填充于其间。充于其间。在凝胶中分散相和分散介质都在凝胶中分散相和分散介质都是连续的。是连续的。第一节第一节 概述概述凝胶及凝胶及其通性其通性水水水凝胶凝胶凝胶所含液体为水的凝胶称为水凝胶所含液体为水的凝胶称为水凝胶uu分散相分散相分散相分散相( ( ( (搭成网结搭成网结搭成网结搭成网结) ) ) )是连续相，分散介是连续相，分散介是连续相，分散介是连续相，分散介质质质质( (

2、 ( (水水水水) ) ) )也是连续相。也是连续相。也是连续相。也是连续相。uu凝胶具有一定的几何外形，具有一定凝胶具有一定的几何外形，具有一定凝胶具有一定的几何外形，具有一定凝胶具有一定的几何外形，具有一定的强度、弹性和屈服值的强度、弹性和屈服值的强度、弹性和屈服值的强度、弹性和屈服值uu同时也具备液体的某些性质同时也具备液体的某些性质同时也具备液体的某些性质同时也具备液体的某些性质第一节第一节 概述概述凝胶及凝胶及其通性其通性胶凝胶凝一定浓度的溶胶或大分子化合物的真溶液一定浓度的溶胶或大分子化合物的真溶液在放置过程中自动形成凝胶的过程称为胶在放置过程中自动形成凝胶的过程称为胶凝。凝。干胶

3、干胶干胶水凝胶脱水水凝胶脱水( (例如经过干燥例如经过干燥) )后即成干胶后即成干胶第一节第一节 概述概述凝胶凝胶的分的分类类uu干胶干胶在水中加热溶解后，在冷却过程中在水中加热溶解后，在冷却过程中便胶凝成便胶凝成凝胶凝胶。此凝胶经脱水干燥又成干。此凝胶经脱水干燥又成干胶，并可如此重复下去，说明这一过程完胶，并可如此重复下去，说明这一过程完全是可逆的，又称为全是可逆的，又称为可逆凝胶可逆凝胶。uu由柔性的线型大分子物质，如明胶由柔性的线型大分子物质，如明胶( (是是一种蛋白质一种蛋白质) )、洋菜、洋菜( (主要成份是多糖类主要成份是多糖类) )等形成的凝胶属于等形成的凝胶属于弹性凝胶弹性凝胶

4、。uu这类凝胶脱水干燥后再置水中加热，一这类凝胶脱水干燥后再置水中加热，一般不形成原来的凝胶，更不能形成产生般不形成原来的凝胶，更不能形成产生此凝胶的溶胶。因此这类凝胶也称为此凝胶的溶胶。因此这类凝胶也称为不不可逆凝胶可逆凝胶uu由刚性质点由刚性质点( (如如SiOSiO2 2、TiOTiO2 2、FeFe2 2O O3 3等等) )溶溶胶所形成的凝胶属于胶所形成的凝胶属于非弹性凝胶，亦称非弹性凝胶，亦称刚性凝胶刚性凝胶。弹弹性性凝凝胶胶非非弹弹性性凝凝胶胶第二节第二节 凝胶的形成凝胶的形成干胶制凝胶干胶制凝胶干胶制凝胶干胶制凝胶：干胶吸收亲和性液体后体积膨：干胶吸收亲和性液体后体积膨：干胶吸

5、收亲和性液体后体积膨：干胶吸收亲和性液体后体积膨胀而形成凝胶，许多大分子物质都具有这个胀而形成凝胶，许多大分子物质都具有这个胀而形成凝胶，许多大分子物质都具有这个胀而形成凝胶，许多大分子物质都具有这个特点。特点。特点。特点。第二节第二节 凝胶的形成凝胶的形成溶液制备溶胶应满足两个基本条件溶液制备溶胶应满足两个基本条件溶液制备溶胶应满足两个基本条件溶液制备溶胶应满足两个基本条件uu（1 1 1 1）降降降降低低低低溶溶溶溶解解解解度度度度，使使使使被被被被分分分分散散散散的的的的物物物物质质质质从溶液中以胶体分散状态析出。从溶液中以胶体分散状态析出。从溶液中以胶体分散状态析出。从溶液中以胶体分散

6、状态析出。uu（2 2 2 2）析析析析出出出出的的的的质质质质点点点点即即即即不不不不沉沉沉沉降降降降，也也也也不不不不能能能能自自自自由由由由活活活活动动动动，而而而而是是是是构构构构成成成成骨骨骨骨架架架架，在在在在整整整整个个个个溶溶溶溶液中形成连续的骨架结构。液中形成连续的骨架结构。液中形成连续的骨架结构。液中形成连续的骨架结构。第二节第二节 凝胶的形成凝胶的形成凝胶凝胶形成形成的方的方法法（1 1）改）改变变温度温度热凝胶性质热凝胶性质热凝胶性质热凝胶性质第二节第二节 凝胶的形成凝胶的形成凝胶凝胶形成形成的方的方法法（2 2）加入非溶）加入非溶剂剂硬脂酸硬脂酸石蜡石蜡酒精酒精氢氧化

7、钠氢氧化钠第二节第二节 凝胶的形成凝胶的形成凝胶凝胶形成形成的方的方法法（3 3）加入）加入盐类盐类在亲水性较大和粒子形状不对称的溶胶中，加入适量的在亲水性较大和粒子形状不对称的溶胶中，加入适量的电解质可形成凝胶电解质可形成凝胶第二节第二节 凝胶的形成凝胶的形成凝胶凝胶形成形成的方的方法法（3 3）加入）加入盐类盐类脱水收脱水收缩缩作用作用( (Syneresis)Syneresis)：水凝胶静置一段水凝胶静置一段时间时间，由于凝胶老化，由于凝胶老化，质质点点间间进进一步靠近，一部分分一步靠近，一部分分散介散介质质自水凝胶中折出，自水凝胶中折出，此即所此即所谓谓的脱水收的脱水收缩缩作作用用第二

8、节第二节 凝胶的形成凝胶的形成凝胶凝胶形成形成的方的方法法（4 4）化学反）化学反应应（1)1)1)1)在产生不溶物时同时生成大量小晶粒在产生不溶物时同时生成大量小晶粒在产生不溶物时同时生成大量小晶粒在产生不溶物时同时生成大量小晶粒 (2) (2) (2) (2)晶粒的形状以不对称的为好，这样才晶粒的形状以不对称的为好，这样才晶粒的形状以不对称的为好，这样才晶粒的形状以不对称的为好，这样才有利于搭成骨架。有利于搭成骨架。有利于搭成骨架。有利于搭成骨架。第二节第二节 凝胶的形成凝胶的形成凝胶凝胶形成形成的方的方法法（4 4）化学反）化学反应应第三节第三节 凝胶的结构凝胶的结构球形球形质质点相互点

9、相互联联结结，由，由质质点点联联成成的的链链排成三度空排成三度空间间的网架，如的网架，如Ti0Ti02 2、SiOSiO2 2等凝胶。等凝胶。棒状或片状棒状或片状质质点点搭成网架，如搭成网架，如V V2 2O O5 5凝胶、白土凝胶、白土凝胶等。凝胶等。线线性大分子构成性大分子构成的凝胶，在骨架的凝胶，在骨架中一部分分子中一部分分子链链有序排列，构成有序排列，构成微晶区，如明胶微晶区，如明胶凝胶、棍花凝胶、棍花纤维纤维等等大分子因化学交大分子因化学交联联而形成凝胶，如硫而形成凝胶，如硫化橡胶以及含有微化橡胶以及含有微量二乙量二乙烯烯苯的聚苯苯的聚苯乙乙烯烯都属于此种情都属于此种情形，后者的交形

10、，后者的交联结联结构构为为第三节第三节 凝胶的结构凝胶的结构第三节第三节 凝胶的结构凝胶的结构不同不同凝胶凝胶间的间的结构结构区别区别质点形状质点形状质点的柔性或刚性质点的柔性或刚性网状结构中质点的联结性质网状结构中质点的联结性质质点联结的性质对凝胶性质有重要的影响质点联结的性质对凝胶性质有重要的影响uu(1)(1)靠质点间的分子吸引力靠质点间的分子吸引力( (范德华力范德华力) )形成结构形成结构uu(2)(2)靠氢键形成结构靠氢键形成结构uu( (3)3)靠化学键形成网状结构靠化学键形成网状结构柔柔性性大大分分子子通通常常形形成成弹弹性性凝凝胶胶，而而刚刚性性质质点点形形成成非非弹性凝胶，

11、这两类凝胶的许多性质都不一样弹性凝胶，这两类凝胶的许多性质都不一样。质点形状对形成凝胶所需的最低浓度值有明显的影质点形状对形成凝胶所需的最低浓度值有明显的影响。形状越不对称，所需浓度越低。响。形状越不对称，所需浓度越低。第三节第三节 凝胶的结构凝胶的结构不同不同凝胶凝胶间的间的结构结构区别区别(1)(1)(1)(1)靠质点间的分子吸引力形成结构靠质点间的分子吸引力形成结构靠质点间的分子吸引力形成结构靠质点间的分子吸引力形成结构这类结构不稳定，往往具有触变性，在外这类结构不稳定，往往具有触变性，在外这类结构不稳定，往往具有触变性，在外这类结构不稳定，往往具有触变性，在外力作用下结构遭到破坏，静置

12、后又可复原力作用下结构遭到破坏，静置后又可复原力作用下结构遭到破坏，静置后又可复原力作用下结构遭到破坏，静置后又可复原, , , ,当凝胶结构遭到破坏时发生无限膨胀。当凝胶结构遭到破坏时发生无限膨胀。当凝胶结构遭到破坏时发生无限膨胀。当凝胶结构遭到破坏时发生无限膨胀。( (2 2) )靠氢键形成结构靠氢键形成结构这类凝胶主要是蛋白质类，如明胶等。这类这类凝胶主要是蛋白质类，如明胶等。这类这类凝胶主要是蛋白质类，如明胶等。这类这类凝胶主要是蛋白质类，如明胶等。这类凝胶的结构较前类牢固些，所以也比较稳定。凝胶的结构较前类牢固些，所以也比较稳定。凝胶的结构较前类牢固些，所以也比较稳定。凝胶的结构较前

13、类牢固些，所以也比较稳定。在水凝胶中所含液体量较大，并具有一定弹在水凝胶中所含液体量较大，并具有一定弹在水凝胶中所含液体量较大，并具有一定弹在水凝胶中所含液体量较大，并具有一定弹性。性。性。性。室温室温室温室温有限膨胀有限膨胀有限膨胀有限膨胀, , , ,加热无限膨胀加热无限膨胀加热无限膨胀加热无限膨胀第三节第三节 凝胶的结构凝胶的结构不同不同凝胶凝胶间的间的结构结构区别区别( (2 2) )靠化学键形成结构靠化学键形成结构这类结构非常稳定。若形成网状结构的单元这类结构非常稳定。若形成网状结构的单元这类结构非常稳定。若形成网状结构的单元这类结构非常稳定。若形成网状结构的单元是线性大分子，则此类

14、凝胶在吸收液体后只是线性大分子，则此类凝胶在吸收液体后只是线性大分子，则此类凝胶在吸收液体后只是线性大分子，则此类凝胶在吸收液体后只能发生有限膨胀，加热后也不会变成无限膨能发生有限膨胀，加热后也不会变成无限膨能发生有限膨胀，加热后也不会变成无限膨能发生有限膨胀，加热后也不会变成无限膨胀。胀。胀。胀。第四节胶凝作用及其影响因素第四节胶凝作用及其影响因素溶胶溶胶- -凝胶凝胶转变转变时的时的现象现象( ( ( (1 1 1 1) ) ) )转变温度的滞后现象转变温度的滞后现象转变温度的滞后现象转变温度的滞后现象大分子溶液转变为凝胶时，无严格恒定的转大分子溶液转变为凝胶时，无严格恒定的转大分子溶液转

15、变为凝胶时，无严格恒定的转大分子溶液转变为凝胶时，无严格恒定的转变温度，它往往与冷却快慢有关，并且凝点变温度，它往往与冷却快慢有关，并且凝点变温度，它往往与冷却快慢有关，并且凝点变温度，它往往与冷却快慢有关，并且凝点( ( ( (胶凝温度胶凝温度胶凝温度胶凝温度) ) ) )常比熔点常比熔点常比熔点常比熔点( ( ( (液化温度液化温度液化温度液化温度) ) ) )低，两者相低，两者相低，两者相低，两者相差可达差可达差可达差可达10101010一一一一20202020或更大些。称为或更大些。称为或更大些。称为或更大些。称为滞后现象滞后现象滞后现象滞后现象9035第四节胶凝作用及其影响因素第四节

16、胶凝作用及其影响因素溶胶溶胶- -凝胶凝胶转变转变时的时的现象现象( ( ( (1 1 1 1) ) ) )转变温度的滞后现象转变温度的滞后现象转变温度的滞后现象转变温度的滞后现象大分子溶液过冷到一定程度度后才开始固化大分子溶液过冷到一定程度度后才开始固化大分子溶液过冷到一定程度度后才开始固化大分子溶液过冷到一定程度度后才开始固化并进行结晶作用。凝胶的液化与晶区的熔化并进行结晶作用。凝胶的液化与晶区的熔化并进行结晶作用。凝胶的液化与晶区的熔化并进行结晶作用。凝胶的液化与晶区的熔化有关，晶区的有关，晶区的有关，晶区的有关，晶区的“ “熔点熔点熔点熔点” ”与其有序程度及范围与其有序程度及范围与其

17、有序程度及范围与其有序程度及范围大小有关，微晶区越大，熔点越高。胶凝开大小有关，微晶区越大，熔点越高。胶凝开大小有关，微晶区越大，熔点越高。胶凝开大小有关，微晶区越大，熔点越高。胶凝开始后，凝胶中晶区仍在不断扩大，因而使其始后，凝胶中晶区仍在不断扩大，因而使其始后，凝胶中晶区仍在不断扩大，因而使其始后，凝胶中晶区仍在不断扩大，因而使其熔点升高，熔点升高，熔点升高，熔点升高，造成熔点与凝点很不一致，产生造成熔点与凝点很不一致，产生造成熔点与凝点很不一致，产生造成熔点与凝点很不一致，产生温度上的滞后现象。温度上的滞后现象。温度上的滞后现象。温度上的滞后现象。第四节胶凝作用及其影响因素第四节胶凝作用

18、及其影响因素溶胶溶胶- -凝胶凝胶转变转变时的时的现象现象( ( ( (2 2 2 2) ) ) )热效应热效应热效应热效应uu大分子溶液形成凝胶时常常放热，这可视大分子溶液形成凝胶时常常放热，这可视大分子溶液形成凝胶时常常放热，这可视大分子溶液形成凝胶时常常放热，这可视为结晶作用的潜热。因为大分子凝胶中的微为结晶作用的潜热。因为大分子凝胶中的微为结晶作用的潜热。因为大分子凝胶中的微为结晶作用的潜热。因为大分子凝胶中的微晶区有大有小，故放出的热量是连续的。晶区有大有小，故放出的热量是连续的。晶区有大有小，故放出的热量是连续的。晶区有大有小，故放出的热量是连续的。uu一般溶胶胶凝时与结晶作用无关

19、，故热效一般溶胶胶凝时与结晶作用无关，故热效一般溶胶胶凝时与结晶作用无关，故热效一般溶胶胶凝时与结晶作用无关，故热效应极小，几乎测不出来。应极小，几乎测不出来。应极小，几乎测不出来。应极小，几乎测不出来。( ( ( (3 3 3 3) ) ) )光学效应光学效应光学效应光学效应溶胶转变为凝胶时，溶胶转变为凝胶时，溶胶转变为凝胶时，溶胶转变为凝胶时，TyndallTyndallTyndallTyndall效应效应效应效应( ( ( (光散射光散射光散射光散射) ) ) )增增增增强，这是由于质点增大，水化程度减弱的缘故。强，这是由于质点增大，水化程度减弱的缘故。强，这是由于质点增大，水化程度减弱

20、的缘故。强，这是由于质点增大，水化程度减弱的缘故。第四节胶凝作用及其影响因素第四节胶凝作用及其影响因素( ( ( (4 4 4 4) ) ) )流动性质流动性质流动性质流动性质溶胶转变为凝胶后，流动性质变化很大，溶溶胶转变为凝胶后，流动性质变化很大，溶溶胶转变为凝胶后，流动性质变化很大，溶溶胶转变为凝胶后，流动性质变化很大，溶胶失去了流动性，凝胶获得了弹性、屈服值胶失去了流动性，凝胶获得了弹性、屈服值胶失去了流动性，凝胶获得了弹性、屈服值胶失去了流动性，凝胶获得了弹性、屈服值溶胶溶胶- -凝胶凝胶转变转变时的时的现象现象( ( ( (5 5 5 5) ) ) )电导电导电导电导溶胶胶凝后，体系

21、的电导无明显变化。低分溶胶胶凝后，体系的电导无明显变化。低分溶胶胶凝后，体系的电导无明显变化。低分溶胶胶凝后，体系的电导无明显变化。低分子物质在凝胶中的扩散速度与在纯溶剂中的子物质在凝胶中的扩散速度与在纯溶剂中的子物质在凝胶中的扩散速度与在纯溶剂中的子物质在凝胶中的扩散速度与在纯溶剂中的一样，一样，一样，一样，第四节胶凝作用及其影响因素第四节胶凝作用及其影响因素影响影响胶凝胶凝作用作用的因的因素素溶液浓度溶液浓度温度温度电解质电解质uu电解质的影响十分复杂，特别是当它与电解质的影响十分复杂，特别是当它与明胶有化学反应时。明胶有化学反应时。uu盐类对明胶胶凝的影响主要是阴离子的盐类对明胶胶凝的影

22、响主要是阴离子的作用作用uu温度升高，分子热运动加剧，不利于形温度升高，分子热运动加剧，不利于形成结构，故使胶凝速度减慢。成结构，故使胶凝速度减慢。uu但也应注意，若某体系中分散相的溶解但也应注意，若某体系中分散相的溶解度或稳定性因温度升高而降低时，则胶凝度或稳定性因温度升高而降低时，则胶凝可能加快可能加快uu胶凝过程是质点间的相互吸引，浓度大胶凝过程是质点间的相互吸引，浓度大时质点间距离近，故胶凝速度快。时质点间距离近，故胶凝速度快。uu溶液胶凝的最低浓度数值与质点形状和溶液胶凝的最低浓度数值与质点形状和溶剂化程度有关溶剂化程度有关第四节胶凝作用及其影响因素第四节胶凝作用及其影响因素影响影响

23、胶凝胶凝作用作用的因的因素素感胶感胶离子序离子序一定量的电解质加入到胶体溶液中会使胶一定量的电解质加入到胶体溶液中会使胶体破坏，发生聚沉。同价数的反离子聚沉体破坏，发生聚沉。同价数的反离子聚沉效率相近，但仍有差异，若按其聚沉能力效率相近，但仍有差异，若按其聚沉能力排一次序，即为感胶离子序。排一次序，即为感胶离子序。 第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质膨胀作用膨胀作用1 12 23 3吸吸 附附4 4触变作用触变作用离浆作用离浆作用扩散作用扩散作用5 56 6化学反应化学反应第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质膨膨胀胀作作用用膨胀膨胀膨胀作用作用作用指凝胶在液体或蒸气中吸收这些液指凝胶在液体或蒸气

24、中吸收这些液体或蒸气时，使自身重量、体积增体或蒸气时，使自身重量、体积增加的作用。加的作用。刚性凝胶有没有膨胀作用刚性凝胶有没有膨胀作用刚性凝胶有没有膨胀作用刚性凝胶有没有膨胀作用? ? ? ?膨胀作用是膨胀作用是弹性凝胶弹性凝胶所特有的性质所特有的性质第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质膨膨胀胀作作用用水乙醇凝胶在介质中膨胀有选择性，凝胶在介质中膨胀有选择性，只能吸收对它来讲是亲合性只能吸收对它来讲是亲合性很强的液体。很强的液体。膨胀膨胀膨胀作用作用作用无限膨胀无限膨胀有限膨胀有限膨胀若质点间作用强若质点间作用强, ,膨胀可以是有限度的膨胀可以是有限度的, ,称称为有限膨胀为有限膨胀当质点间作

25、用力弱时当质点间作用力弱时, ,凝胶吸收液体介质后凝胶吸收液体介质后体积增大体积增大, ,可直至溶解成溶液可直至溶解成溶液, ,此为无限膨此为无限膨胀胀第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质膨膨胀胀作作用用第一阶段第一阶段 形成溶剂化层：形成溶剂化层：即溶剂分子很快地钻入凝胶中，与凝胶即溶剂分子很快地钻入凝胶中，与凝胶大分子相互作用形成溶剂化层。这个阶大分子相互作用形成溶剂化层。这个阶段时间很短，速度快。段时间很短，速度快。表现出的特征有：表现出的特征有：液体的蒸汽压低、体液体的蒸汽压低、体积收缩、热效应、熵值降低积收缩、热效应、熵值降低第二阶段第二阶段 液体的渗透和吸收液体的渗透和吸收 在这个阶

26、段中液体的吸收量不在这个阶段中液体的吸收量不是干胶重量的百分之几十，而是几倍、是干胶重量的百分之几十，而是几倍、几十倍，同时也没有明显的热效应和体几十倍，同时也没有明显的热效应和体积收缩现象。积收缩现象。第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质膨膨胀胀作作用用膨胀过程中由于溶剂分子进入凝胶结构中的速度远大于大分膨胀过程中由于溶剂分子进入凝胶结构中的速度远大于大分子扩散到液体中的速度，使凝胶内外溶液浓度有很大差值，子扩散到液体中的速度，使凝胶内外溶液浓度有很大差值，即溶剂的活度有很大差异，产生即溶剂的活度有很大差异，产生膨胀压膨胀压。第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质膨膨胀胀作作用用影响膨影响膨胀胀的

27、因素的因素温度升高，膨胀速度加快温度升高，膨胀速度加快当体系处于平衡态时当体系处于平衡态时(有限有限膨胀膨胀)，升高温度，升高温度最大膨胀最大膨胀度减小度减小，因为膨胀过程是，因为膨胀过程是放热的放热的若温度升高，能使凝胶中若温度升高，能使凝胶中质点连结强度减弱，则可质点连结强度减弱，则可使有限膨胀转变为无限膨使有限膨胀转变为无限膨胀胀温度第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质膨膨胀胀作作用用影响膨影响膨胀胀的因素的因素pH值对结构单元为带电的大分子形成的凝胶对结构单元为带电的大分子形成的凝胶( (如蛋白质和纤维等如蛋白质和纤维等) )在大分子等电点附在大分子等电点附近膨胀最小近膨胀最小, ,在在

28、PHPH值酸性和碱性区膨胀值酸性和碱性区膨胀程度有最大值程度有最大值第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质膨膨胀胀作作用用影响膨影响膨胀胀的因素的因素第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质膨膨胀胀作作用用影响膨影响膨胀胀的因素的因素盐类第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质膨膨胀胀作作用用影响膨影响膨胀胀的因素的因素uu凝胶的老化程度、交联度等对凝胶的凝胶的老化程度、交联度等对凝胶的膨胀也有影响。膨胀也有影响。uu毫无疑问，凝胶的老化得越厉害，或毫无疑问，凝胶的老化得越厉害，或交联度越高，膨胀度越小。交联度越高，膨胀度越小。第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质触触变变作作用用第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性

29、质触触变变作作用用uu凝胶稍加振动，便等温可逆地转变为溶胶；静凝胶稍加振动，便等温可逆地转变为溶胶；静置后又成凝胶。此种操作可重复多次，并且溶胶置后又成凝胶。此种操作可重复多次，并且溶胶或凝胶的性质均没有明显的变化。这种现象就是或凝胶的性质均没有明显的变化。这种现象就是触变作用触变作用。uu实际上是从有结构的体系转变为实际上是从有结构的体系转变为“无结构的体无结构的体系。系。触变作用触变作用胶凝作用胶凝作用uu质点上的正负离子引起的电性吸引和电性排斥在质点上的正负离子引起的电性吸引和电性排斥在某一距离达到平衡的结果。某一距离达到平衡的结果。uu架子理论架子理论，因为振动时，网状结构受到破坏，线

30、，因为振动时，网状结构受到破坏，线状粒子互相离散，体系出现流动性，静置时线状粒状粒子互相离散，体系出现流动性，静置时线状粒子又重新交联形成网状结构，颗粒间搭成架子子又重新交联形成网状结构，颗粒间搭成架子第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质触触变变作作用用uu油墨受外力的搅拌时随搅拌动作由稠变稀，当搅拌动作停止，油墨受外力的搅拌时随搅拌动作由稠变稀，当搅拌动作停止，复又恢复到原来时的稠度的现象。复又恢复到原来时的稠度的现象。uu由于油墨的触变性，使油墨在墨辊上受到印刷机的转动作用由于油墨的触变性，使油墨在墨辊上受到印刷机的转动作用后，会增大流动性，增加延展性，使油墨容易转移；当油墨经后，会增大流动

31、性，增加延展性，使油墨容易转移；当油墨经印刷转移到纸张后，因失去了外力的作用，油墨由稀变稠而不印刷转移到纸张后，因失去了外力的作用，油墨由稀变稠而不向周围流溢，形成良好的印迹。若油墨的触变性过大，则使墨向周围流溢，形成良好的印迹。若油墨的触变性过大，则使墨斗中的油墨不易转动，就会影响墨辊的传墨功能。斗中的油墨不易转动，就会影响墨辊的传墨功能。第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质触触变变作作用用负触变作用：负触变作用：负触变作用：负触变作用：是在外力（切力或切速）是在外力（切力或切速）是在外力（切力或切速）是在外力（切力或切速）作用下体系的黏度升高，但静止后黏度作用下体系的黏度升高，但静止后黏度作

32、用下体系的黏度升高，但静止后黏度作用下体系的黏度升高，但静止后黏度又恢复原状。又恢复原状。又恢复原状。又恢复原状。第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质离离浆浆作作用用第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质离离浆浆作作用用老化老化老化大分子溶液或溶胶胶凝后，凝胶的性质并没大分子溶液或溶胶胶凝后，凝胶的性质并没有全部被固定下来。随着时间的延续，凝胶有全部被固定下来。随着时间的延续，凝胶的性质仍在继续变化的现象通常称为的性质仍在继续变化的现象通常称为老化老化离浆离浆离浆也叫也叫脱水收缩脱水收缩，是在基本上不改变外形的情，是在基本上不改变外形的情况下，分离出其中所包含的一部分液体，此况下，分离出其中所包含的

33、一部分液体，此液体是大分子稀溶液或稀的溶胶。液体是大分子稀溶液或稀的溶胶。第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质离离浆浆作作用用由于溶胶在形成具有网状结构的凝胶后，由于溶胶在形成具有网状结构的凝胶后，粒子间的距离不是最小的粒子间的距离不是最小的，粒子之间继，粒子之间继续相互作用，使粒子进一步靠近和更完续相互作用，使粒子进一步靠近和更完全的定向，从而使凝胶骨架收缩，于是全的定向，从而使凝胶骨架收缩，于是一部分液体被从粒子间挤压出来，产生一部分液体被从粒子间挤压出来，产生出汗离浆现象。出汗离浆现象。弹性溶胶和非弹性溶胶都有离浆作用。弹性溶胶和非弹性溶胶都有离浆作用。第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质离

34、离浆浆作作用用uu弹性溶胶弹性溶胶的离浆是的离浆是“可逆的可逆的”，是膨胀作用，是膨胀作用的逆过程的逆过程。uu多数凝胶的离浆作用是多数凝胶的离浆作用是不完全可逆的不完全可逆的。如明。如明胶、洋菜等。胶、洋菜等。uu原因是因为这类物质的化学性质往往不均匀，原因是因为这类物质的化学性质往往不均匀，经常是分子量不同的混合物，且容易发生某些经常是分子量不同的混合物，且容易发生某些副反应副反应第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质离离浆浆作作用用uu非弹性溶胶离浆是不可逆的非弹性溶胶离浆是不可逆的。 uu一般按溶胶一般按溶胶- -凝胶凝胶- -浓缩凝胶浓缩凝胶- -致密沉淀这一过程致密沉淀这一过程进行，进

35、行，uu不可逆的原因：凝胶中粒子间进一步强相互作不可逆的原因：凝胶中粒子间进一步强相互作用（包括羟基间的脱水）用（包括羟基间的脱水）第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质离离浆浆作作用用uu 温度升高能加速离浆作用温度升高能加速离浆作用uu 添加电解质和其他聚沉剂都能促进离浆添加电解质和其他聚沉剂都能促进离浆作用作用uu 离浆不同于物质在干燥处理时的失水，离浆不同于物质在干燥处理时的失水，因为在潮湿的空气中和低温下也可以发生离因为在潮湿的空气中和低温下也可以发生离浆。浆。第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质吸吸附附uu非弹性凝胶的干胶非弹性凝胶的干胶都具有多孔性的毛细管结都具有多孔性的毛细管结构，因

36、而比表面积较大，从而表现出构，因而比表面积较大，从而表现出较强的吸较强的吸附能力附能力uu此种凝胶无论吸附蒸汽还是自溶液中吸附时，此种凝胶无论吸附蒸汽还是自溶液中吸附时，其本身体积基本不变，无明显的膨胀作用。其本身体积基本不变，无明显的膨胀作用。第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质吸吸附附uu硅胶的孔结构不同，硅胶的孔结构不同，常有不同类型的吸附等常有不同类型的吸附等温线。温线。uu细孔硅胶细孔硅胶uu粗孔硅胶粗孔硅胶第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质吸吸附附弹性凝胶弹性凝胶干燥时由于干燥时由于高分子链段收缩，形高分子链段收缩，形成紧密堆积，故其干成紧密堆积，故其干胶几乎没有可测量的胶几乎没有可

37、测量的孔度，孔度，吸附能力弱吸附能力弱。why?why?why?why?所有弹性凝胶在低压力下的吸附量所有弹性凝胶在低压力下的吸附量都相当小，这是因为它们的都相当小，这是因为它们的比表面比表面积积较之非弹性凝胶小得多较之非弹性凝胶小得多。第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质扩扩散散作作用用水凝胶中的水是连续相水凝胶中的水是连续相( (构成凝胶骨架的分散构成凝胶骨架的分散相也是连续相相也是连续相) )。从这从这个角度看：凝胶和液体个角度看：凝胶和液体一样，可以作为在其中一样，可以作为在其中进行各种物理过程和化进行各种物理过程和化学反应的介质。学反应的介质。第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质扩扩散散

38、作作用用uu物质在凝胶中的扩散与凝胶浓度、结构以物质在凝胶中的扩散与凝胶浓度、结构以及扩散物质的本性有关。及扩散物质的本性有关。uu在低浓度凝胶中，低分子物质的扩散速度在低浓度凝胶中，低分子物质的扩散速度与在纯液体中的扩散速度几乎没有差别；与在纯液体中的扩散速度几乎没有差别；uu而凝胶的浓度越高，物质的扩散速度越慢而凝胶的浓度越高，物质的扩散速度越慢(1)(1)因为凝胶有骨架，物质在其中的扩散因为凝胶有骨架，物质在其中的扩散途径变得弯曲，从而延长了扩散时间。途径变得弯曲，从而延长了扩散时间。 (2) (2)凝胶浓度增加后，结构中的空隙变小，凝胶浓度增加后，结构中的空隙变小，特别是在水化层中的运

39、动更受阻碍，使扩特别是在水化层中的运动更受阻碍，使扩散速度减慢散速度减慢第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质扩扩散散作作用用由于物质在浓凝胶中的扩散速度减慢由于物质在浓凝胶中的扩散速度减慢、在凝胶中无、在凝胶中无机械扰动和液体对流等现象，故在凝胶中对结晶特机械扰动和液体对流等现象，故在凝胶中对结晶特别有利，易于获得大的晶体。别有利，易于获得大的晶体。第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质扩扩散散作作用用第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质化化学学反反应应李泽冈（德国）李泽冈（德国）第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质化化学学反反应应在凝胶中进行化学反应时，由于凝胶内部的液体在凝胶中进行化学反应时，由于凝

40、胶内部的液体不能自由流动不能自由流动，因而没有对流，所以生成的的不，因而没有对流，所以生成的的不溶物呈现一种特殊的现象。溶物呈现一种特殊的现象。第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质化化学学反反应应秋秋水水霜霜芦芦春春之之柳柳金金桔桔飘飘香香美美丽丽西西湖湖第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质化化学学反反应应 价值价值120120万元来自内蒙古的万元来自内蒙古的葡萄玛瑙石葡萄玛瑙石“天马行空天马行空”、银川闻名中外的亿元奇石银川闻名中外的亿元奇石“岁月岁月”第五节第五节 胶凝的性质胶凝的性质化化学学反反应应北京市人民政府收藏的估价北京市人民政府收藏的估价1.2亿的奇石亿的奇石“雏鸡出壳雏鸡出壳”第六

41、节第六节 几种主要胶凝几种主要胶凝硅硅铝铝凝凝胶胶硅酸铝凝胶在石油工硅酸铝凝胶在石油工业中是一种重要的吸业中是一种重要的吸附剂和催化剂。附剂和催化剂。 第六节第六节 几种主要胶凝几种主要胶凝硅硅铝铝凝凝胶胶第六节第六节 几种主要胶凝几种主要胶凝硅硅铝铝凝凝胶胶硅酸铝凝胶是由硅酸铝凝胶是由AlAl2 2O O3 3和和SiOSiO2 2粒子的混合物，粒子间粒子的混合物，粒子间有时也形成有时也形成Si-O-AlSi-O-Al键键第六节第六节 几种主要胶凝几种主要胶凝高高吸吸水水性性聚聚合合物物第六节第六节 几种主要胶凝几种主要胶凝高高吸吸水水性性聚聚合合物物uu高分子吸水性材料不仅应含有相当多的亲

42、水基团，而且本身还高分子吸水性材料不仅应含有相当多的亲水基团，而且本身还要不溶于水。要不溶于水。uu亲水性天然多羟基骨架高分子和亲水性合成高分子的接枝共聚亲水性天然多羟基骨架高分子和亲水性合成高分子的接枝共聚体，它们具有很高的吸水能力，体，它们具有很高的吸水能力，uu淀粉淀粉- -丙烯腈接枝共聚水解物丙烯腈接枝共聚水解物、淀粉淀粉- -丙烯酸接枝共聚物丙烯酸接枝共聚物、纤维纤维- -丙烯腈接枝共聚高分子化合物丙烯腈接枝共聚高分子化合物、纤维纤维- -羧基化聚合物羧基化聚合物第六节第六节 几种主要胶凝几种主要胶凝高高吸吸水水性性聚聚合合物物第六节第六节 几种主要胶凝几种主要胶凝高高吸吸油油性性凝

43、凝胶胶u吸油材料是一种用于处理废油的功能性材料。吸油材料是一种用于处理废油的功能性材料。主要用于原油泄露、工厂机器渗漏油和食品废油主要用于原油泄露、工厂机器渗漏油和食品废油的处理等。的处理等。u通常的吸油材料有黏土、木棉纤维和纸浆纤维通常的吸油材料有黏土、木棉纤维和纸浆纤维u吸油原理吸油原理：主要利用材料自身的孔隙，借毛细：主要利用材料自身的孔隙，借毛细作用吸油作用吸油u目前有研究和使用价值的高吸油材料主要是合目前有研究和使用价值的高吸油材料主要是合成树脂。成树脂。优点：优点：可以吸收多种油，在加压下有良可以吸收多种油，在加压下有良好的保油性。好的保油性。第六节第六节 几种主要胶凝几种主要胶凝

44、凝凝胶胶薄薄膜膜实际上任何天然或人工的半透膜都是凝胶薄膜，都是凝胶或干胶实际上任何天然或人工的半透膜都是凝胶薄膜，都是凝胶或干胶第六节第六节 几种主要胶凝几种主要胶凝凝凝胶胶薄薄膜膜第六节第六节 几种主要胶凝几种主要胶凝凝凝胶胶薄薄膜膜第七节第七节 气胶凝气胶凝气凝胶又称气凝胶又称气凝胶又称气凝胶又称“冻结冻结冻结冻结的烟雾的烟雾的烟雾的烟雾”，它只比，它只比，它只比，它只比空气重三倍空气重三倍空气重三倍空气重三倍第七节第七节 气胶凝气胶凝uu气凝胶最初是由气凝胶最初是由S.KistlerS.Kistler命名，由于他采用超命名，由于他采用超临临界干燥方法成功制界干燥方法成功制备备了二氧化硅气

45、凝胶，故将气凝了二氧化硅气凝胶，故将气凝胶定胶定义为义为：湿凝胶湿凝胶经经超超临临界干燥所得到的材料，称界干燥所得到的材料，称之之为为气凝胶。气凝胶。uu在在9090年代中后期，随着常年代中后期，随着常压压干燥技干燥技术术的出的出现现和和发发展，目前普遍接受的气凝胶的定展，目前普遍接受的气凝胶的定义义是：是：不不论论采用何采用何种干燥方法，只要是将湿凝胶中的液体被气体所取种干燥方法，只要是将湿凝胶中的液体被气体所取代，同代，同时时凝胶的网凝胶的网络结络结构基本保留不构基本保留不变变，这样这样所得所得的材料都称的材料都称为为气凝胶。气凝胶。uu是指由胶体粒子或高聚物分子相互聚是指由胶体粒子或高聚

46、物分子相互聚结结构成构成纳纳米米多孔网状多孔网状结结构，并构，并在孔隙内在孔隙内 充满气态介质的高分充满气态介质的高分散固体材料散固体材料第七节第七节 气胶凝气胶凝热热学学性性能能气凝胶质轻多孔，孔中充满气体，其导热率很低，气凝胶质轻多孔，孔中充满气体，其导热率很低，能隔绝能隔绝13001300摄氏度以上的高温。摄氏度以上的高温。第七节第七节 气胶凝气胶凝热热学学性性能能第七节第七节 气胶凝气胶凝电电学学性性能能SiOSiO2 2气凝胶是目前介气凝胶是目前介电电常数最低常数最低块块状固体。状固体。u可望用于高速运算的大规模集成电路可望用于高速运算的大规模集成电路的衬低材料的衬低材料u 碳气凝胶

47、具有良好的导电性能，制成碳气凝胶具有良好的导电性能，制成新型充电电池新型充电电池第七节第七节 气胶凝气胶凝声声学学性性能能SiO2气凝胶纵向声波传播速率极低，因此是气凝胶纵向声波传播速率极低，因此是一种理想的声阻抗耦合材料。一种理想的声阻抗耦合材料。第七节第七节 气胶凝气胶凝力力学学性性能能非常坚固耐用，可以承受相当于自身质量几千倍非常坚固耐用，可以承受相当于自身质量几千倍的压力，有很强的抗冲击能力。的压力，有很强的抗冲击能力。uu人们还在进行用气凝胶制造防爆房屋和装甲车人们还在进行用气凝胶制造防爆房屋和装甲车的试验。在实验室中，一个涂了的试验。在实验室中，一个涂了6 6毫米厚气凝胶毫米厚气凝

48、胶层的金属盘在炸药冲击波作用下几乎毫发无伤。层的金属盘在炸药冲击波作用下几乎毫发无伤。uu装有彗星尘埃样本的美国装有彗星尘埃样本的美国“星尘星尘”号飞船返回号飞船返回舱，于舱，于20062006年日时在美国犹他州的沙年日时在美国犹他州的沙漠中降落。这是人类发射的探测器首次将彗星漠中降落。这是人类发射的探测器首次将彗星样本带回地球。样本带回地球。第七节第七节 气胶凝气胶凝吸吸附附和和催催化化气凝胶不仅是良好的吸附剂，催化剂载体，还是很气凝胶不仅是良好的吸附剂，催化剂载体，还是很好的催化剂。好的催化剂。u污水和大气的处理污水和大气的处理u 催化剂载体催化剂载体u某些气凝胶还可以直接做催化剂某些气凝胶还可以直接做催化剂