Introducción
Una emulsión es un sistema con una fase líquida continua y una fase dispersa de gotitas líquidas. Los dos tipos de emulsiones más comunes son la emulsión de aceite en agua y la emulsión de agua en aceite (Figura 1). En una emulsión de aceite en agua, la fase continua es agua y la dispersa, aceite, mientras que en una emulsión de agua en aceite, la fase continua es aceite y la dispersa, agua.
Que una emulsión de agua en aceite se convierta (o invierta) en una emulsión de aceite en agua depende de la fracción de volumen de ambas fases y del emulsionante. Un emulsionante es un material que estabiliza una emulsión adsorbiéndose en la interfase aceite-agua. Los tensioactivos son la forma más común de emulsionantes.
La reología de las emulsiones suele depender en gran medida de la fracción volumétrica de la fase dispersa y del tamaño de las gotas. Los parámetros reológicos de mayor interés son la viscosidad, la tensión normal, la viscoelasticidad y el Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico. Las emulsiones de concentración baja a medium no suelen mostrar ninguna Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.tensión de fluencia.
Al aumentar la fracción de volumen de las gotitas, se alcanza un punto de inversión de fase. Sin embargo, si las gotas de la emulsión están estabilizadas por tensioactivos o partículas, las gotas pueden permanecer estables incluso cuando la fracción de volumen se acerca a 1. Las emulsiones densas o concentradas tienden a presentar propiedades reológicas interesantes, como el Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico y una elevada viscoelasticidad, a medida que la fracción de volumen de la fase dispersa supera la de la configuración de esferas compactas (Φ = 0,74 para sistemas monodispersos deformables). Según Princen y Kriss [1], el Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico (σy) generado en tales emulsiones densas depende de la fracción de volumen de las gotas y viene dado por:
Donde Y(Φ) es una función empírica dada por;
Aquí, Φ es la fracción de volumen de las gotas, Γ es la tensión interfacial y a32 es el radio de volumen a superficie de la gota.
Para hacer un uso práctico de esta teoría, es necesario medir la Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.tensión de fluencia de una emulsión en una serie de fracciones de volumen definidas por el usuario (concentraciones). Si el usuario conoce la tensión interfacial y el radio de gota, los datos pueden analizarse para ver la aplicabilidad del modelo de Princen y Kriss a una muestra de emulsión específica.
Las gotas con radios de aproximadamente 1 micra o menores están fuertemente influenciadas por el movimiento browniano y muestran un comportamiento similar al líquido a bajas frecuencias, por lo que no pueden describirse mediante el análisis anterior.
Experimental
- Esta prueba experimental existe como secuencia preconfigurada en el software rSpace, diseñado para funcionar en un reómetro rotacional Kinexus1.
- La secuencia determina el Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico mediante una rampa de tensión en un rango de fracciones de volumen definidas por el usuario y muestra un gráfico del Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico frente a la concentración que puede exportarse para su análisis posterior.
- Este ensayo sólo es aplicable a muestras con fracciones de volumen elevadas, aunque el análisis informará de un límite elástico para todas las muestras ensayadas, por lo que se requiere la intervención del usuario.
1Tengaen cuenta que también puede utilizarse una geometría de placa paralela o una geometría cilíndrica. Debe considerarse una geometría con chorro de arena si es probable que el material muestre efectos de deslizamiento de la pared. Las geometrías más grandes son útiles para mediciones a pares bajos, que es más probable que se encuentren a frecuencias más bajas. También se recomienda el uso de una trampa de disolvente para estos ensayos, ya que la evaporación de disolvente (por ejemplo, agua) alrededor de los bordes del sistema de medición puede invalidar el ensayo, especialmente cuando se trabaja a temperaturas más elevadas.