Introduzione
Un'emulsione è un sistema con una fase continua liquida e una fase dispersa di goccioline liquide. I due tipi di emulsioni più comuni sono l'emulsione olio-acqua e l'emulsione acqua-olio (Figura 1). In un'emulsione olio-acqua, la fase continua è l'acqua e la fase dispersa è l'olio, mentre in un'emulsione acqua-olio, la fase continua è l'olio, mentre la fase dispersa è l'acqua.
Il fatto che un'emulsione acqua-olio si trasformi (o si inverta) in un'emulsione olio-acqua dipende dalla frazione di volume delle due fasi e dall'emulsionante. Un emulsionante è un materiale che stabilizza un'emulsione adsorbendosi all'interfaccia olio-acqua. I tensioattivi sono la forma più comune di emulsionanti.
La reologia dell'emulsione tende ad avere una forte dipendenza dalla frazione di volume della fase dispersa e dalle dimensioni delle gocce. I parametri reologici di maggiore interesse sono la viscosità, lo sforzo normale, la viscoelasticità e lo Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.sforzo di snervamento. Le emulsioni a bassa o medium concentrazione tendono a non presentare alcuna Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento.
Aumentando la frazione di volume delle goccioline, si raggiunge un punto di inversione di fase. Tuttavia, se le goccioline dell'emulsione sono stabilizzate da tensioattivi o da particelle, le goccioline possono rimanere stabili anche quando la frazione di volume si avvicina a 1. Le emulsioni dense o concentrate tendono a mostrare interessanti proprietà reologiche, come lo Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.sforzo di snervamento e l'elevata viscoelasticità, quando la frazione di volume della fase dispersa supera quella della configurazione a sfere impacchettate (Φ = 0,74 per i sistemi monodispersi deformabili). Secondo Princen e Kriss [1], la Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento (σy) generata in tali emulsioni dense dipende dalla frazione di volume delle gocce ed è data da:
Dove Y(Φ) è una funzione empirica data da;
Qui, Φ è la frazione volumetrica delle gocce, Γ è la tensione interfacciale e a32 è il raggio delle gocce dal volume alla superficie.
Per fare un uso pratico di questa teoria, è necessario misurare la Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento di un'emulsione a un certo numero di frazioni di volume (concentrazioni) definite dall'utente. Se l'utente conosce la tensione interfacciale e il raggio delle gocce, i dati possono essere analizzati per verificare l'applicabilità del modello di Princen e Kriss a uno specifico campione di emulsione.
Le gocce con raggio di circa 1 micron o smaller sono fortemente influenzate dal moto browniano e mostrano un comportamento simile a quello di un liquido a basse frequenze e non possono essere descritte con l'analisi di cui sopra.
Sperimentale
- Questo test sperimentale esiste come sequenza preconfigurata nel software rSpace, progettato per funzionare su un reometro rotazionale Kinexus 1.
- La sequenza determina la Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento mediante una rampa di sollecitazione a un intervallo di frazioni volumetriche definite dall'utente e visualizza un grafico della Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento rispetto alla concentrazione che può essere esportato per ulteriori analisi.
- Questo test è applicabile solo a campioni con frazioni volumetriche elevate, anche se l'analisi riporterà una tensione di snervamento per tutti i campioni testati.
1Sinoti che è possibile utilizzare anche una geometria a piastre parallele o una geometria cilindrica. Una geometria sabbiata dovrebbe essere presa in considerazione se il materiale può presentare effetti di slittamento della parete. Larger geometrie sono utili per le misurazioni a basse coppie, che si verificano più facilmente alle basse frequenze. Per queste prove si raccomanda anche l'uso di una trappola per solventi, poiché l'evaporazione del solvente (ad esempio, l'acqua) intorno ai bordi del sistema di misura può invalidare la prova, in particolare quando si lavora a temperature elevate.