Bevezetés
Az emulzió olyan rendszer, amelyben egy folyékony folytonos fázis és egy folyadékcseppekből álló diszpergált fázis van. Az emulziók két leggyakoribb típusa az olaj-vízben emulzió és a víz-olajban emulzió (1. ábra). Az olaj-víz emulzióban a folytonos fázis víz, a diszpergált fázis pedig olaj, míg a víz-olaj emulzióban a folytonos fázis olaj, a diszpergált fázis pedig víz.
Az, hogy a víz az olajban emulzióból olaj a vízben emulzió lesz-e, a két fázis térfogattöredékétől és az emulgeálószertől függ. Az emulgeálószer olyan anyag, amely az olaj/víz határfelületen történő adszorpció révén stabilizálja az emulziót. A felületaktív anyagok az emulgeálószerek legelterjedtebb formája, bár a polimer és a részecskés anyagok gyakran hasonló szerepet töltenek be.
Az emulzió reológiája általában nagyon erősen függ a diszpergált fázis térfogatfrakciójától, valamint a cseppmérettől. A legfontosabb reológiai paraméterek a viszkozitás, a normálfeszültség, a viszkoelaszticitás és a Termelési feszültségA folyási feszültséget úgy határozzák meg, mint azt a feszültséget, amely alatt nem következik be áramlás; a szó szoros értelmében nyugalmi állapotban gyenge szilárd anyagként, folyékony anyagként viselkedik, amikor folyik.folyáshatár.
A híg emulzió relatív viszkozitását alacsony kapilláris számmal (így a cseppek nem deformálódnak) a következő kifejezés adja meg [1]:
ηd a diszpergált fázis viszkozitása, ηs pedig a szuszpendáló folyadék viszkozitása. Itt azt feltételezzük, hogy az emulzió nem nyíróhígul, ezért a viszkozitás minden nyírási sebességnél azonos lesz. Nagyobb cseppkoncentráció esetén (Φ≥0,6) a rendszer nyíróvékonyodóvá válik, és a relatív nulla nyírási viszkozitást ekkor a következő kifejezés adja meg:
Φm a maximális tömörítési frakció.
A cseppek térfogattöredékének növekedésével a Nyírási elvékonyodásA nem-newtoni viselkedés leggyakoribb típusa a nyírási hígulás vagy pszeudoplasztikus áramlás, ahol a folyadék viszkozitása a nyírás növekedésével csökken.nyírási elvékonyodás egyre kifejezettebbé válik. A [2] hivatkozásban ezt úgy veszik figyelembe, hogy a Φm értékét úgy állítják be, hogy minden egyes nyírási sebességnél a legjobb illeszkedést kapják.
A térfogattöredék további növekedésével olyan helyzet alakulhat ki, amikor a cseppek elakadnak, és így a részecskék nem tudnak egymáshoz képest mozogni. Ebben a helyzetben a rendszert folyáshatárral rendelkezőnek tekintjük. Ezt egy külön alkalmazási megjegyzés tárgyalja.
Megjegyzendő továbbá, hogy ez a kapcsolódó elmélet egyszerű emulziót feltételez, és nem veszi figyelembe a reológiamódosítók, például a térhálós mikrogélek jelenlétét, amelyek jelentős fázistérfogattal rendelkeznek, és jelentősen befolyásolják az oldószer és így az emulzió reológiáját.
Ahhoz, hogy ezt az elméletet egy adott emulziós rendszerre kísérletileg igazolni lehessen, meg kell határozni az emulzió nulla nyírási viszkozitását különböző cseppkoncentrációk mellett, majd a szuszpendáló közeg viszkozitása alapján ki kell számítani a nulla nyírási relatív viszkozitást minden egyes koncentrációra. A nulla nyírási relatív viszkozitás és a koncentráció közötti összefüggés ábrázolásának meg kell mutatnia, hogy a fenti elmélet közelíti-e a vizsgált emulziós rendszer viselkedését. Az adatokat tovább lehet kivonatolni és elemezni a fenti modellekkel való pontos illeszkedés vizsgálata érdekében. Ugyanez a sorozat felhasználható a cseppméret változtatásának a viszkozitásra gyakorolt hatásának vizsgálatára is.
Kísérleti
- Ez a vizsgálat előre konfigurált szekvenciaként létezik az rSpace szoftverben, amelyet a Kinexus rotációs reométeren történő futtatásra terveztek1.
- A szekvencia lefuttat egy táblázatot a nyírófeszültségekről, majd egy Ellis-modellt illeszt az adatokhoz az η0, majd az ηr,0 meghatározásához
- Ezt több koncentrációra megismételjük, és megkapjuk az ηr,0 és a koncentráció függvényében készített ábrát, amelyet később exportálhatunk és elemezhetünk a szoftveren kívül.
Kérjük, vegye figyelembe...
hogy párhuzamos lemezgeometria vagy hengeres geometria is használható. A homokfúvásos geometriát akkor kell megfontolni, ha az anyagban valószínűleg falcsúszási hatások jelentkeznek. A nagyobb geometriák hasznosak az alacsony nyomatékú mérésekhez, amelyek kisebb frekvenciákon nagyobb valószínűséggel fordulnak elő. Ezeknél a vizsgálatoknál is ajánlott az oldószercsapda használata, mivel az oldószer (pl. víz) elpárolgása a mérőrendszer szélei körül érvénytelenítheti a vizsgálatot, különösen magasabb hőmérsékleten történő munkavégzés esetén.