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-vízben emulzióban a folytonos fázis a víz, a diszpergált fázis pedig az olaj, míg a víz-olajban emulzióban a folytonos fázis az olaj, a diszpergált fázis pedig a víz.
Az, hogy a víz az olajban emulzió átváltozik-e (vagy megfordul-e) olaj a vízben emulzióvá, 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 leggyakoribb formája.
Az emulzió reológiája általában nagyon erősen függ a diszpergált fázis térfogattöredékétől, 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. Az alacsony és a medium-koncentrációjú emulziók általában nem mutatnak folyásfeszültséget.
A cseppek térfogattöredékének növelésével elérjük a fázis inverziós pontot. Ha azonban az emulziós cseppeket felületaktív anyag vagy részecskék stabilizálják, a cseppek még akkor is stabilak maradhatnak, ha a térfogattöredék megközelíti az 1-et. A sűrű vagy koncentrált emulziók általában érdekes reológiai tulajdonságokat mutatnak, mint például 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 és a nagy viszkoelaszticitás, amint a diszpergált fázis térfogattöredéke meghaladja a szorosan csomagolt gömbök konfigurációjának térfogattöredékét (Φ = 0,74 a monodiszperz deformálható rendszerek esetében). Princen és Kriss [1] szerint az ilyen sűrű emulziókban keletkező 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 (σy) a cseppek térfogattömegének függvénye, és a következővel adódik:
Ahol Y(Φ) egy empirikus függvény, amelyet a következővel adunk meg;
Itt Φ a cseppek térfogattöredéke, Γ a határfelületi feszültség és a32 a térfogat és a felület közötti cseppsugár.
Ahhoz, hogy ezt az elméletet a gyakorlatban hasznosítani lehessen, meg kell mérni az emulzió 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.folyáshatárát számos, a felhasználó által meghatározott térfogattöredéknél (koncentrációnál). Ha a felhasználó ismeri a határfelületi feszültséget és a cseppek sugarát, akkor az adatok elemzése után megállapítható, hogy a Princen és Kriss-modell alkalmazható-e egy adott emulziós mintára.
A körülbelül 1 mikron vagy annál kisebb sugarú cseppeket erősen befolyásolja a Brown-mozgás, és alacsony frekvencián folyadékszerű viselkedést mutatnak, ezért nem írhatók le a fenti elemzéssel.
Kísérleti
- Ez a kísérleti vizsgálat egy előre konfigurált szekvenciaként létezik az rSpace szoftverben, amelyet úgy terveztek, hogy a Kinexus rotációs reométeren fusson1.
- A szekvencia a folyási feszültséget egy feszültségrámpa segítségével határozza meg a felhasználó által meghatározott térfogatfrakciók tartományában, és megjeleníti a folyási feszültség és a koncentráció grafikonját, amely további elemzéshez exportálható.
- Ez a vizsgálat csak a nagy térfogati frakciókkal rendelkező mintákra alkalmazható, bár az elemzés minden vizsgált minta esetében kimutatja a folyási feszültséget, ezért a felhasználó által meghatározott értékekre van szükség.
1Megjegyezzük, 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.