Пены – это грубодисперсные высококонцентрированные системы, в которых дисперсной фазой являются пузырьки газа, а дисперсионной средой – жидкость в виде тонких пленок. Концентрация пузырьков газа должна быть более 74% (объемных).
Классификация пен часто основывается на их кратности : если 10 – пены называют жидкими, если 10 1000 – сухими.
Основными характеристиками пен являются: кратность, дисперсность, устойчивость во времени.
В пенах пузырьки газа прижаты друг к другу тонкой прослойкой дисперсионной среды – пенными пленками. Система находится в устойчивом равновесии, когда контакт осуществляется между тремя пузырьками. Пленки жидкости между этими пузырьками образуют треугольник Плато, углы между пленками примерно 120°. В местах, где стыкуются пленки, образуются утолщения, называемые каналами.
Пены являются типичными лиофобными системами. Термодинамически они не устойчивы. В них протекают следующие процессы, ведущие к изменению строения и постепенному разрушению пены.
1. Диффузионный перенос газа из мелких пузырьков в более крупные и из поверхностных пузырьков во внешнюю среду. В этом проявляется агрегативная неустойчивость.
2. Стекание дисперсионной среды под действием силы тяжести. В этом состоит седиментационная неустойчивость пен.
3. Указанные процессы ведут к утончению пенных
пленок и их постепенному разрушению.
Устойчивыми пены получаются только в присутствии специальных веществ – пенообразователей, В качестве пенообразователей обычно используются:
• коллоидные ПАВ;
• ВМС.
Адсорбционные слои, образуемые этими веществами, стабилизируют пенные пленки, замедляя вытекание из них жидкости.
Основные свойства пены:
• структурно – механические (предельное напряжение сдвига и вязкость);
• оптические (рассеяние и поглощение света);
• электрическая проводимость.