《无机材料科学基础》课程教学资源（PPT课件）第十一章 坯体制备与成型理论基础

河北联合大学第十一章坏体制备与成型的理论基础无机材料科学基础

河北联合大学 无机材料科学基础 第十一章 坯体制备与成型的理论基础

本章主要内容和重点、难点无机材料科学基础第十一章坏体制备与成型的理论基础胶体的定义与基本性质（学生复习内容粘土-水系统（重点）粘土的离子吸附和离子交换（重点）主要内容粘土的胶团结构（重点、难点）粘土与水的作用（难点）粘土泥浆的稀释（重点）粘土泥浆的触变性粘土泥料的可塑性（难点）溶胶-凝胶法（了解内容）

无机材料科学基础 第十一章 坯体制备与成型的理论基础 本章主要内容和重点、难点 粘土的离子吸附和离子交换（重点） 胶体的定义与基本性质（学生复习内容） 主 要 内 容 粘土的胶团结构（重点、难点） 粘土-水系统（重点） 粘土与水的作用（难点） 粘土泥浆的稀释（重点） 粘土泥料的可塑性（难点） 粘土泥浆的触变性 溶胶-凝胶法（了解内容）

81胶体的定义与基本性质无机材料科学基础第十一章坏体制备与成型的理论基础一.胶体的定义自然界中所遇到的实际物系，严格讲均是一种或几种物质分散在另一种物质中的分散物系。例如：地壳、海洋、大气、人体等等。分散物系的分类最基本的是以被分散物质粒子大小来划分。粘土-水系统中，粘土粒子为分散相，粒度一般均在0.1~10um范围（有时更粗），分散于水当中实际上是悬浮体与胶体的混合物，但它具有许多胶体的性质

无机材料科学基础 第十一章 坯体制备与成型的理论基础 §1胶体的定义与基本性质 一.胶体的定义 自然界中所遇到的实际物系，严格讲均是一种或几种物 质分散在另一种物质中的分散物系。例如：地壳、海洋、大 气、人体等等。分散物系的分类最基本的是以被分散物质粒 子大小来划分。 粘土-水系统中，粘土粒子为分散相，粒度一般均在 0.110 um范围（有时更粗），分散于水当中实际上是悬浮 体与胶体的混合物，但它具有许多胶体的性质

S1胶体的定义与基本性质无机材料科学基础第十一章坏体制备与成型的理论基础分散相粒子半类型性质例子分散相径(m)均相：热力学稳真溶液、原子、离低分子分散物10-7粗颗粒粗分散物系稳定；不能透过乳状液半透膜

无机材料科学基础 第十一章 坯体制备与成型的理论基础 §1胶体的定义与基本性质 类型 分散相粒子半 径（m） 分散相 性质 例子 低分子分散物 系 10-7 粗颗粒 多相；热力学不 稳定; 不能透过 半透膜。 悬浮液、 乳状液

81胶体的定义与基本性质无机材料科学基础第十一章坏体制备与成型的理论基础二、胶体的基本性质1.光学性质丁达尔效应：在暗室中，如果让一束聚集的光线通过胶体系，在入射光的垂直方向可看到一个发光的圆锥体丁达尔效应与分散粒子的大小及投射光线的波长有关。当分散粒子的直径大于入射光波的波长时，光投射在粒子上起反射作用：如果粒子的直径小于入射波的波长时，光波可以绕过粒子而向各方向传播，即光的散射作用，散射出来的光叫做乳光。光散射作用形成丁达尔效应

无机材料科学基础 第十一章 坯体制备与成型的理论基础 §1胶体的定义与基本性质 二、胶体的基本性质 1.光学性质 丁达尔效应：在暗室中，如果让一束聚集的光线通过胶 体系，在入射光的垂直方向可看到一个发光的圆锥体。 丁达尔效应与分散粒子的大小及投射光线的波长有关。 当分散粒子的直径大于入射光波的波长时，光投射在粒子上 起反射作用；如果粒子的直径小于入射波的波长时，光波可 以绕过粒子而向各方向传播，即光的散射作用，散射出来的 光叫做乳光。光散射作用形成丁达尔效应

81胶体的定义与基本性质无机材料科学基础第十一章坏体制备与成型的理论基础2.动力性质扩散现象是微粒的热运动（或布朗运动）在有浓度差时发生的物质迁移现象。布朗运动→扩散（由下向上）重力作用一→沉降（由上向下）沉降速度=扩散速度时，沉积天平，沉降分析仪，测定粒度分布

无机材料科学基础 第十一章 坯体制备与成型的理论基础 §1胶体的定义与基本性质 2.动力性质 扩散现象是微粒的热运动（或布朗运动）在有浓度差时 发生的物质迁移现象。 布朗运动→扩散（由下向上） 重力作用→沉降（由上向下） 沉降速度=扩散速度时，沉积天平，沉降分析仪，测定 粒度分布

81胶体的定义与基本性质无机材料科学基础第十一章坏体制备与成型的理论基础3.动电性质产生动电现象原因是由胶团结构决定的电渗：如果在多孔膜（或毛细管）的两端加一定电压时，多孔膜中的液体将产生定向移动。流动电位：与电渗相反，若使液体在多孔膜或者毛细管内流动，多孔膜或毛细管两端将产生电位差，为流动电位。电泳：在外电场的影响下，胶体粒子在分散介质中定向移动的现象。沉降电位：胶体粒子在重力场或离心场中迅速移动时，将会在移动方向的两端（界面相与底层）产生电位差，为沉降电位

无机材料科学基础 第十一章 坯体制备与成型的理论基础 §1胶体的定义与基本性质 3.动电性质 产生动电现象原因是由胶团结构决定的 电渗：如果在多孔膜（或毛细管）的两端加一定电压时， 多孔膜中的液体将产生定向移动。 流动电位：与电渗相反，若使液体在多孔膜或者毛细管内 流动，多孔膜或毛细管两端将产生电位差，为流动电位。 电泳：在外电场的影响下，胶体粒子在分散介质中定向移 动的现象。 沉降电位：胶体粒子在重力场或离心场中迅速移动时，将 会在移动方向的两端（界面相与底层）产生电位差，为沉降 电位

S2粘土-水系统无机材料科学基础第十一章坏体制备与成型的理论基础粘土颗粒表面分为板面和表面板面版面：平行于复网层的表面：边面：垂直于复网层的表面。边面

无机材料科学基础 第十一章 坯体制备与成型的理论基础 §2 粘土-水系统 粘土颗粒表面分为板面和表面 版面：平行于复网层的表面； 边面：垂直于复网层的表面

S2粘土-水系统无机材料科学基础第十一章坏体制备与成型的理论基础一.粘土-水系统中粘土颗粒表面带电的原因1.板状通过晶格置换而带永久性负电粘土矿物晶体结构中的晶格置换造成了板面带负电。原来复网层中晶格置换造成的负电由复网层间进入的正离子来平衡，当粘土分散于水中后，原来平衡电荷的正离子进入水中，使板面带负电。A：蒙脱石其负电荷主要是由铝氧八面体中A13+被Mg2+等二价阳离子取代而引起的。除此之外，还有总负电荷的5%是由A13+置换硅氧四面体中的Si4+而产生的。负电荷部分被内部补偿后，还是有部分剩余负电荷

无机材料科学基础 第十一章 坯体制备与成型的理论基础 §2 粘土-水系统 一.粘土-水系统中粘土颗粒表面带电的原因 1.板状通过晶格置换而带永久性负电。 粘土矿物晶体结构中的晶格置换造成了板面带负电。 原来复网层中晶格置换造成的负电由复网层间进入的正离 子来平衡，当粘土分散于水中后，原来平衡电荷的正离子 进入水中，使板面带负电。 A．蒙脱石其负电荷主要是由铝氧八面体中Al3+被Mg2+等二价 阳离子取代而引起的。除此之外，还有总负电荷的5%是由 Al3+置换硅氧四面体中的Si4+而产生的。负电荷部分被内部 补偿后，还是有部分剩余负电荷

S2粘土-水系统无机材料科学基础第十一章坏体制备与成型的理论基础B.伊利石主要由于硅氧四面体中的硅离子约六分之一被铝离子所取代，使单位晶胞带负电荷，这些负电荷大部分被层间非交换性的K+和部分Ca2+、H+等所平衡，只有少量表现出来。C.高岭石其结构为单网层，理论上没有晶格置换，所以理论上板面不带电，但实际上由于微量的晶格置换使得板面也带负电，但带电量少

无机材料科学基础 第十一章 坯体制备与成型的理论基础 §2 粘土-水系统 B.伊利石主要由于硅氧四面体中的硅离子约六分之一被铝离 子所取代，使单位晶胞带负电荷，这些负电荷大部分被层 间非交换性的K +和部分Ca2+ 、H +等所平衡，只有少量表现 出来。 C.高岭石其结构为单网层，理论上没有晶格置换，所以理论 上板面不带电，但实际上由于微量的晶格置换使得板面也 带负电，但带电量少