Introdução
Uma emulsão é um sistema com uma fase contínua líquida e uma fase dispersa de gotículas líquidas. Os dois tipos de emulsões mais comuns são as emulsões de óleo em água e as emulsões de água em óleo (Figura 1). Em uma emulsão de óleo em água, a fase contínua é a água e a fase dispersa é o óleo, enquanto em uma emulsão de água em óleo, a fase contínua é o óleo, enquanto a fase dispersa é a água.
O fato de uma emulsão de água em óleo se transformar (ou inverter) em uma emulsão de óleo em água depende da fração de volume de ambas as fases e do emulsificante. Um emulsificante é um material que estabiliza uma emulsão por meio da adsorção na interface óleo/água. Os surfactantes são a forma mais comum de emulsificantes.
A reologia da emulsão tende a ter uma dependência muito forte da fração de volume da fase dispersa, bem como do tamanho da gota. Os parâmetros reológicos de maior interesse são a viscosidade, a EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão normal, a viscoelasticidade e a Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento. Emulsões de baixa a medium concentração não tendem a apresentar nenhuma Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento.
Ao aumentar a fração de volume das gotículas, chega-se a um ponto de inversão de fase. No entanto, se as gotículas da emulsão forem estabilizadas por surfactante ou partículas, elas poderão permanecer estáveis mesmo quando a fração de volume se aproximar de 1. As emulsões densas ou concentradas tendem a apresentar propriedades reológicas interessantes, como Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento e alta viscoelasticidade, pois a fração de volume da fase dispersa excede a configuração de esferas compactadas (Φ = 0,74 para sistemas deformáveis monodispersos). De acordo com Princen e Kriss [1], a Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento (σy) gerada nessas emulsões densas depende da fração de volume das gotículas e é dada por:
Em que Y(Φ) é uma função empírica dada por;
Aqui, Φ é a fração de volume das gotículas, Γ é a EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão interfacial e a32 é o raio da gota entre o volume e a superfície.
Para fazer uso prático dessa teoria, é necessário medir a Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento de uma emulsão em várias frações de volume (concentrações) definidas pelo usuário. Se o usuário tiver conhecimento da EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão interfacial e do raio da gota, os dados poderão ser analisados para verificar a aplicabilidade do modelo de Princen e Kriss para uma amostra específica de emulsão.
As gotículas com raios de cerca de 1 mícron ou smaller são fortemente influenciadas pelo movimento browniano e apresentam comportamento semelhante ao de um líquido em baixas frequências e não podem ser descritas usando a análise acima.
Experimental
- Esse teste experimental existe como uma sequência pré-configurada no software rSpace, que foi projetado para ser executado em um reômetro rotacional Kinexus 1.
- A sequência determina a Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento por meio de uma rampa de EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão em uma faixa de frações de volume definidas pelo usuário e exibe um gráfico da Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento em relação à concentração, que pode ser exportado para análise posterior.
- Esse teste só é aplicável a amostras com frações de alto volume, embora a análise informe uma Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento para todas as amostras testadas, portanto, é necessário o consentimento do usuário.
1Observe que uma geometria de placa paralela ou uma geometria cilíndrica também pode ser usada. Uma geometria com jateamento de areia deve ser considerada se o material provavelmente apresentar efeitos de deslizamento da parede. Larger geometrias são úteis para medições em torques baixos, que são mais prováveis de serem encontrados em frequências mais baixas. O uso de um coletor de solvente também é recomendado para esses testes, pois a evaporação do solvente (por exemplo, água) ao redor das bordas do sistema de medição pode invalidar o teste, principalmente quando se trabalha em temperaturas mais altas.