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). 수유 에멀젼에서 연속상은 물이고 분산상은 오일인 반면, 수유 에멀젼에서는 연속상은 오일이고 분산상은 물입니다.
수유 에멀젼이 수유 에멀젼으로 변하는지(또는 반전되는지) 여부는 두 상과 유화제의 부피 분율에 따라 달라집니다. 유화제는 오일과 물의 계면에 흡착하여 에멀젼을 안정화시키는 물질입니다. 계면활성제는 가장 일반적인 형태의 유화제입니다.
에멀젼 유변학은 액적 크기뿐만 아니라 분산상의 부피 분율에 매우 크게 의존하는 경향이 있습니다. 주요 관심 유변학 파라미터는 점도, 정상 응력, 점탄성 및 항복 응력입니다. 저농도~ medium-농도의 에멀젼은 항복 응력이 나타나지 않는 경향이 있습니다.

액적의 부피 분율이 증가하면 상 반전 지점에 도달합니다. 그러나 에멀젼 방울이 계면활성제나 입자에 의해 안정화되면 부피 분율이 1에 가까워져도 방울이 안정적으로 유지될 수 있습니다. 고밀도 또는 농축 에멀젼은 분산상의 부피 분율이 밀집된 구체 구성(단분산 변형 가능 시스템의 경우 Φ = 0.74)을 초과함에 따라 항복 응력 및 높은 점탄성과 같은 흥미로운 유변학적 특성을 나타내는 경향이 있습니다. 프린센과 크리스[1]에 따르면 이러한 고밀도 에멀젼에서 생성되는 항복 응력(σy)은 액적의 부피 분율에 따라 달라지며 다음과 같이 계산할 수 있습니다:

여기서 Y(Φ)는 다음과 같이 주어진 경험적 함수입니다;

여기서 Φ는 액적의 부피 분율, Γ는 계면 장력, a32는 부피 대 표면 낙하 반경입니다.
이 이론을 실용적으로 활용하려면 사용자가 정의한 여러 부피 분율(농도)에서 에멀젼의 항복 응력을 측정해야 합니다. 사용자가 계면 장력과 액적 반경에 대한 지식이 있는 경우, 데이터를 분석하여 특정 에멀젼 샘플에 대한 프린센 및 크리스 모델의 적용 가능성을 확인할 수 있습니다.
반경이 약 1마이크론 이하인 액적은 브라운 운동의 영향을 많이 받으며 저주파에서 액체와 같은 거동을 보이기 때문에 위의 분석으로는 설명할 수 없습니다.
실험적
- 이 실험 테스트는 키넥서스 회전 레오미터1에서 실행되도록 설계된 rSpace 소프트웨어에 사전 구성된 시퀀스로 존재합니다.
- 이 시퀀스는 사용자가 정의한 부피 분율 범위에서 응력 램프를 통해 항복 응력을 결정하고 추가 분석을 위해 내보낼 수 있는 농도 대비 항복 응력 플롯을 표시합니다.
- 이 테스트는 부피 분율이 높은 시료에만 적용되지만, 분석은 테스트된 모든 시료에 대한 항복 응력을 보고하므로 사용자의 디그레션이 필요합니다.
1평행한플레이트 형상이나 원통형 형상도 사용할 수 있습니다. 재료가 벽면 미끄러짐 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.