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 (nebo invertuje) 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. Nejběžnější formou emulgátorů jsou povrchově aktivní látky.
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. Emulze s nízkou až medium koncentrací nemají tendenci vykazovat žádné meze kluzu.
Při zvyšování objemového podílu kapek se dosáhne bodu fázové inverze. Pokud jsou však kapky emulze stabilizovány povrchově aktivní látkou nebo částicemi, mohou kapky zůstat stabilní, i když se objemový zlomek blíží 1. Husté nebo koncentrované emulze mají tendenci vykazovat zajímavé reologické vlastnosti, jako 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 a vysoká viskoelasticita, jakmile objemový zlomek dispergované fáze překročí objemový zlomek konfigurace těsně zabalených koulí (Φ = 0,74 pro monodisperzní deformovatelné systémy). Podle Princena a Krisse [1] závisí meze kluzu (σy) vznikající v takových hustých emulzích na objemovém zlomku kapiček a je dána vztahem:
Kde Y(Φ) je empirická funkce daná vztahem;
Φ je zde objemový zlomek kapek, Γ je mezifázové napětí a a32 je poloměr objemu kapek k povrchu.
Pro praktické využití této teorie je nutné změřit napětí kluzu emulze při několika uživatelsky definovaných objemových zlomcích (koncentracích). Pokud má uživatel znalosti o mezifázovém napětí a poloměru kapek, lze pak data analyzovat a zjistit použitelnost Princenova a Krissova modelu pro konkrétní vzorek emulze.
Kapky s poloměrem přibližně 1 mikrometr nebo menším jsou silně ovlivněny Brownovým pohybem a vykazují chování podobné kapalině při nízkých frekvencích a nelze je popsat pomocí výše uvedené analýzy.
Experimentální
- Tento experimentální test existuje jako předkonfigurovaná sekvence v softwaru rSpace, který je určen pro provoz na rotačním reometru Kinexus1.
- Sekvence určuje 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 pomocí napěťové rampy při rozsahu objemových zlomků definovaných uživatelem a zobrazuje graf závislosti meze kluzu na koncentraci, který lze exportovat pro další analýzu.
- Tato zkouška je použitelná pouze pro vzorky s vysokými objemovými zlomky, přestože analýza vykáže 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 všechny testované vzorky, proto je nutná uživatelská disgrese.
1Upozorňujeme, že lze použít také 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.