Úvod
Emulze je systém s kapalnou kontinuální fází a disperzní fází kapiček kapaliny. Nejčastěji se vyskytují dva typy emulzí: emulze olej ve vodě a emulze voda v oleji (obrázek 1). V emulzi olej ve vodě je kontinuální fází voda a disperzní fází je olej, zatímco v emulzi voda v oleji je kontinuální fází olej, zatímco disperzní fází je voda.
To, zda se emulze voda v oleji změní na emulzi olej ve vodě, závisí na objemovém podílu obou fází a emulgátoru. Emulgátor je materiál, který stabilizuje emulzi tím, že se adsorbuje na rozhraní oleje a vody. Povrchově aktivní látky jsou nejběžnější formou emulgátoru, i když podobnou úlohu mohou často plnit polymerní a částicové materiály.
Reologie emulze bývá velmi silně závislá na objemovém podílu dispergované fáze i na velikosti kapek. Klíčovými reologickými parametry jsou viskozita, normálové napětí, viskoelasticita a 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.
Relativní viskozita zředěné emulze s nízkým kapilárním číslem (aby se kapky nedeformovaly) je dána následujícím výrazem [1]:
a ηd je viskozita dispergované fáze a ηs je viskozita suspenzní kapaliny. Zde se předpokládá, že emulze není smykově řídká, a proto bude viskozita při každé smykové rychlosti stejná. Pro vyšší koncentrace kapek (Φ≥0,6) se systém stává smykově řídkým a relativní nulová smyková viskozita je pak dána následujícím výrazem:
Φm je maximální frakce balení.
S rostoucím objemovým podílem kapiček je smykové ztenčení výraznější. V odkazu [2] je to zohledněno úpravou Φm tak, aby se dosáhlo nejlepšího přizpůsobení při každé smykové rychlosti.
S dalším nárůstem objemového zlomku může nastat situace, kdy se kapky zaseknou, čímž se zabrání vzájemnému pohybu částic. V této situaci se systém považuje za systém s mezí kluzu. O tom pojednává samostatná aplikační poznámka.
Všimněte si také, že tato související teorie předpokládá jednoduchou emulzi a nezohledňuje přítomnost modifikátorů reologie, jako jsou například zesítěné mikrogely, které mají značný objem fáze a významně ovlivňují reologii rozpouštědla, a tedy i emulze.
Pro experimentální ověření této teorie pro daný emulzní systém je nutné stanovit viskozitu emulze při nulovém smyku při různých koncentracích kapek a poté vypočítat relativní viskozitu při nulovém smyku pro každou koncentraci pomocí viskozity suspenzního média. Vynesený vztah mezi relativní viskozitou při nulovém smyku a koncentrací by měl ukázat, zda se výše uvedená teorie přibližuje chování studovaného emulzního systému. Údaje lze dále extrahovat a analyzovat za účelem zkoumání přesné shody s výše uvedenými modely. Stejnou posloupnost lze také využít ke zkoumání vlivu změny velikosti kapek na viskozitu.
Experimentální
- Tento test existuje jako předkonfigurovaná sekvence v softwaru rSpace, který je určen pro rotační reometr Kinexus1.
- Sekvence spustí tabulku smykových napětí a poté na data napasuje Ellisův model, aby určila η0 a následně ηr,0
- To se opakuje pro několik koncentrací a získá se graf závislosti ηr,0 na koncentraci, který lze následně exportovat a analyzovat mimo software.
Vezměte prosím na vědomí, že...
že lze použít i geometrii rovnoběžné desky nebo válcovou geometrii. Pískovaná geometrie by měla být zvážena, pokud je pravděpodobné, že materiál bude vykazovat účinky skluzu stěn. Větší geometrie jsou užitečné pro měření při nízkých kroutících momentech, které se pravděpodobněji vyskytují při nižších frekvencích. Pro tyto zkoušky se rovněž doporučuje použít lapač rozpouštědel, protože odpařování rozpouštědla (např. vody) kolem okrajů měřicího systému může znehodnotit zkoušku, zejména při práci za vyšších teplot.