소개
에멀젼은 액체 연속 상과 액체 방울의 분산 상이 있는 시스템입니다. 가장 일반적인 두 가지 유형의 에멀젼은 오일 인 워터 에멀젼과 워터 인 오일 에멀젼입니다(그림 1). 유수 에멀젼에서 연속상은 물이고 분산상은 기름인 반면, 수유 에멀젼에서는 연속상은 기름이고 분산상은 물입니다.
수유 에멀젼이 유수 에멀젼으로 변하는지는 두 상과 유화제의 부피 분율에 따라 달라집니다. 유화제는 오일/물 계면에서 흡착하여 에멀젼을 안정화시키는 물질입니다. 계면활성제는 가장 일반적인 형태의 유화제이지만 고분자 및 미립자 물질도 비슷한 역할을 수행할 수 있습니다.
에멀젼 유변학은 액적 크기뿐만 아니라 분산상의 부피 분율에 매우 크게 의존하는 경향이 있습니다. 주요 관심 유변학 파라미터는 점도, 정상 응력, 점탄성 및 항복 응력입니다.
모세관 수가 낮은 희석 에멀젼의 상대 점도는 (물방울이 변형되지 않도록) 다음 식 [1]로 구할 수 있습니다:
에서 ηd는 분산상 점도, ηs는 현탁 유체의 점도를 나타냅니다. 여기서는 에멀젼이 전단 희석되지 않는다고 가정하므로 각 전단 속도에서 점도가 동일합니다. 액적 농도가 더 높은 경우(Φ≥0.6) 시스템은 전단 희석 상태가 되고 상대적인 제로 전단 점도는 다음 식에 의해 주어집니다:
Φm은 최대 패킹 분율입니다.
전단 얇아짐은 액적의 부피 비율이 증가함에 따라 더욱 뚜렷해집니다. 참고 [2]에서는 각 전단 속도에 가장 잘 맞도록 Φm을 조정하여 이를 설명합니다.
부피 비율이 더 증가하면 액적이 서로 막혀 입자가 서로 상대적으로 이동하지 못하는 상황에 도달할 수 있습니다. 이 상황에서 시스템에 항복 응력이 있는 것으로 간주됩니다. 이에 대해서는 별도의 애플리케이션 노트에서 설명합니다.
또한 이 관련 이론은 단순한 에멀젼을 가정하고 있으며, 예를 들어 상당한 상 부피를 가지며 용매와 에멀젼 유변학에 큰 영향을 미치는 가교 마이크로 젤과 같은 유변학 개질제의 존재를 설명하지 않는다는 점에 유의하세요.
주어진 에멀젼 시스템에 대해 이 이론을 실험적으로 검증하려면 다양한 액적 농도에서 에멀젼의 영점 전단 점도를 결정한 다음 현탁 매체의 점도를 사용하여 각 농도에 대한 영점 전단 상대 점도를 계산해야 합니다. 제로 전단 상대 점도와 농도 사이의 그래프로 표시된 관계는 위의 이론이 연구 중인 에멀젼 시스템의 거동에 근사한지 여부를 나타내야 합니다. 데이터를 추가로 추출하고 분석하여 위의 모델과 정확히 일치하는지 조사할 수 있습니다. 동일한 순서를 사용하여 액적 크기 변경이 점도에 미치는 영향을 조사할 수도 있습니다.
실험적
- 이 테스트는 키넥서스 회전 레오미터1에서 실행되도록 설계된 rSpace 소프트웨어에 사전 구성된 시퀀스로 존재합니다.
- 이 시퀀스는 전단 응력 표를 실행한 다음 데이터에 Ellis 모델을 맞춰 η0과 ηr,0을 결정합니다
- 이 과정을 여러 농도에 대해 반복하면 농도에 대한 ηr,0의 플롯이 얻어지며, 이후 소프트웨어 외부로 내보내고 분석할 수 있습니다.
참고하세요...
평행 판 형상이나 원통형 형상도 사용할 수 있습니다. 재료가 벽면 슬립 효과를 나타낼 가능성이 있는 경우 샌드 블라스트 지오메트리를 고려해야 합니다. 더 큰 지오메트리는 더 낮은 주파수에서 발생할 가능성이 높은 낮은 토크에서 측정하는 데 유용합니다. 특히 고온에서 작업할 때 측정 시스템 가장자리 주변의 용매(예: 물)가 증발하면 테스트가 무효화될 수 있으므로 이러한 테스트에는 솔벤트 트랩을 사용하는 것이 좋습니다.