Въведение
Емулсията е система с течна непрекъсната фаза и дисперсна фаза от течни капки. Двата най-разпространени вида емулсии са емулсии "масло във вода" и "вода в масло" (фигура 1). При емулсията "масло във вода" непрекъснатата фаза е вода, а дисперсната фаза е масло, докато при емулсията "вода в масло" непрекъснатата фаза е масло, а дисперсната фаза е вода.
Дали емулсията "вода в масло" се превръща (или инвертира) в емулсия "масло във вода" зависи от обемната част на двете фази и от емулгатора. Емулгаторът е материал, който стабилизира емулсията, като се адсорбира на границата между водата и маслото. Повърхностноактивните вещества са най-разпространената форма на емулгатори.
Реологията на емулсията има тенденция да има много силна зависимост от обемната част на дисперсната фаза, както и от размера на капките. Реологичните параметри от ключов интерес са вискозитетът, нормалното напрежение, вискоеластичността и границата на провлачване. Емулсиите с ниска до medium концентрация обикновено не проявяват напрежение на течливост.
При увеличаване на обемната фракция на капките се достига до точка на фазова инверсия. Ако обаче капките на емулсията са стабилизирани от повърхностноактивно вещество или частици, капките могат да останат стабилни дори когато обемната част се приближава до 1. Плътните или концентрирани емулсии са склонни да проявяват интересни реологични свойства, като например граница на провлачане и висока вискоеластичност, когато обемната част на дисперсната фаза надхвърли тази на конфигурацията на близко разположени сфери (Φ = 0,74 за монодисперсни деформируеми системи). Според Princen и Kriss [1] напрежението на провлачане (σy), генерирано в такива плътни емулсии, зависи от обемната фракция на капките и се определя от:
Където Y(Φ) е емпирична функция, зададена по следния начин;
Тук Φ е обемната фракция на капките, Γ е междуфазовото напрежение, а a32 е радиусът на капката от обема до повърхността.
За да се използва практически тази теория, е необходимо да се измери напрежението на провлачане на емулсията при определен брой определени от потребителя обемни фракции (концентрации). Ако потребителят знае междуфазовото напрежение и радиуса на капката, данните могат да бъдат анализирани, за да се види приложимостта на модела на Принсен и Крис за конкретна емулсионна проба.
Капките с радиус около 1 микрона или по-малък са силно повлияни от Брауновото движение и показват поведение, подобно на това на течност, при ниски честоти и не могат да бъдат описани чрез горния анализ.
Експериментален
- Този експериментален тест съществува като предварително конфигурирана последователност в софтуера rSpace, който е проектиран да работи на ротационен реометър Kinexus1.
- Последователността определя границата на провлачване чрез рампа на напрежението при диапазон от обемни фракции, определени от потребителя, и показва графика на границата на провлачване в зависимост от концентрацията, която може да бъде експортирана за по-нататъшен анализ.
- Този тест е приложим само за проби с високи обемни фракции, въпреки че анализът ще отчете напрежение на провлачване за всички тествани проби, поради което се изисква дезагресия от страна на потребителя.
1Моля,имайте предвид, че може да се използва и геометрия на паралелна плоча или цилиндрична геометрия. Геометрия с пясъкоструйка трябва да се обмисли, ако има вероятност материалът да прояви ефекти на приплъзване по стените. По-големите геометрии са полезни за измервания при ниски въртящи моменти, които е по-вероятно да се срещнат при по-ниски честоти. При тези изпитвания се препоръчва и използването на уловител на разтворител, тъй като изпаряването на разтворител (например вода) по ръбовете на измервателната система може да доведе до невалидност на изпитването, особено при работа при по-високи температури.