Úvod
Mnoho složitých kapalin, jako jsou síťotvorné polymery, povrchově aktivní mezofáze a koncentrované emulze, neteče, dokud působící napětí nepřekročí určitou kritickou hodnotu, známou jako Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.mez kluzu. O materiálech, které vykazují toto chování, se říká, že vykazují chování při tečení. Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.Mez kluzu je tedy definována jako napětí, které musí být na vzorek aplikováno, než začne téct. Pod mezí kluzu se vzorek pružně deformuje (jako při natažení pružiny), nad mezí kluzu vzorek teče jako kapalina.
Většinu kapalin s mezí kluzu lze považovat za strukturní kostru, která se rozprostírá v celém objemu systému. Pevnost kostry se řídí strukturou disperzní fáze a jejími interakcemi. Za normálních okolností má kontinuální fáze nízkou viskozitu, avšak vysoké objemové podíly dispergované fáze mohou viskozitu tisícinásobně zvýšit a vyvolat chování podobné pevným látkám v klidu.
Když se komplexní kapalina, která vykazuje chování při tečení, střihá při nízkých smykových rychlostech v rozmezí 0,01 až 0,1 s-1 a pod svou kritickou deformaci, systém podléhá pracovnímu zpevnění. To je charakteristické pro chování podobné pevným látkám a je důsledkem protažení pružných prvků ve smykovém poli. Když se takové pružné prvky přiblíží své kritické deformaci, struktura se začne rozpadat, což způsobí smykové ztenčení (deformační změkčení) a následné proudění. Napětí, při kterém dojde k tomuto katastrofálnímu rozpadu kostry konstrukce, je Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.mez kluzu.
Pro stanovení meze kluzu existuje řada experimentálních zkoušek. Jednou z nejrychlejších a nejjednodušších metod je provést měření smykového napětí a určit napětí, při kterém je pozorován vrchol viskozity. Před tímto vrcholem viskozity dochází k pružné deformaci materiálu. Tento vrchol tedy představuje bod, ve kterém se elastická struktura rozpadá (poddajnost) a materiál začíná téct. To je znázorněno na obrázku 1.
V této aplikační poznámce je uvedena metodika a údaje ze zátěžového náběhového testu dvou sprchových gelů (mycích prostředků na tělo) s různým složením.
Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.Mez kluzu je definována jako napětí, které musí na vzorek působit, než začne téct.
Experimentální
- Byly hodnoceny dva komerční sprchové gely; jeden obsahoval pouze povrchově aktivní látku a druhý povrchově aktivní látku a asociativní zahušťovadlo.
- Rotační reometrická měření byla provedena pomocí reometru Kinexus s Peltierovou deskovou kazetou a kuželovým a deskovým měřicím systémem1 a s využitím standardních předkonfigurovaných sekvencí v softwaru rSpace.
- Byla použita standardní sekvence zatěžování, aby se zajistilo, že vzorek bude podroben konzistentnímu a kontrolovatelnému protokolu zatěžování.
- Byla provedena rampa smykového napětí a data byla analyzována pomocí analýzy vrcholů pro stanovení meze kluzu.
- Všechna reologická měření byla prováděna při teplotě 25 °C.
Výsledky a diskuse
Na obrázku 2 jsou znázorněny křivky závislosti viskozity na napětí pro dva vzorky sprchového gelu při zkoušce náběhem napětí. Data pro Bodywash 2 vykazují jasný vrchol viskozity při zkoušce náběhem napětí, zatímco data pro Bodywash 1 jsou relativně plochá. To znamená, že Bodywash 2 vykazuje deformační zpevnění spojené s mezí kluzu, zatímco Bodywash 1 se chová jako kapalina s nulovou smykovou viskozitou. Naměřená Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.mez kluzu pro Bodywash 2 byla 4 Pa. V některých případech mohou viskoelastické kapaliny vykazovat mírný vrchol viskozity, i když nemají skutečnou Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.mez kluzu.
V takovém případě může být vyžadováno uvážení uživatele nebo případně potvrzení pomocí alternativní zkoušky, jako je zkouška tečení nebo zkouška tabulky smykové rychlosti, aby se potvrdila nepřítomnost nulové smykové viskozity2.
Závěr
Dva sprchové gely byly porovnány pomocí testu na rotačním reometru. U sprchového gelu 2, který obsahuje asociativní zahušťovadlo, se ukázalo, že jeho Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.mez kluzu je 4 Pa. U sprchového gelu 1 se při zkoušce nárůstem napětí neprojevil žádný vrchol viskozity, a proto se mělo za to, že nemá žádnou Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.mez kluzu.
1Vezměte prosímna vědomí, že testování lze provádět s geometrií kužele a desky nebo s geometrií paralelní desky - přičemž druhá jmenovaná geometrie se upřednostňuje pro disperze a emulze s velikostí částic large. Tyto typy materiálů mohou také vyžadovat použití vroubkované nebo zdrsněné geometrie, aby se zabránilo artefaktům souvisejícím s prokluzováním na povrchu geometrie.