Introdução
Muitos fluidos complexos, como polímeros formadores de rede, mesofases de surfactantes e emulsões concentradas, não fluem até que 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 aplicada exceda um determinado valor crítico, conhecido como 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 de escoamento. Diz-se que os materiais que apresentam esse comportamento estão exibindo um comportamento de fluxo de escoamento. 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 de escoamento é, portanto, definida como 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 que deve ser aplicada à amostra antes que ela comece a fluir. Abaixo 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 de escoamento, a amostra se deformará elasticamente (como esticar uma mola); acima 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, a amostra fluirá como um líquido.
A maioria dos fluidos com 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 pode ser considerada como um esqueleto estrutural que se estende por todo o volume do sistema. A força do esqueleto é governada pela estrutura da fase dispersa e suas interações. Normalmente, a fase contínua tem baixa viscosidade, mas frações de alto volume de uma fase dispersa podem aumentar a viscosidade em mil vezes e induzir um comportamento sólido em repouso.
Há vários métodos para determinar 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 [1], a maioria usando testes de cisalhamento constante; no entanto, um dos métodos mais sensíveis é usar uma varredura de amplitude oscilatória. Esse teste envolve a aplicação de uma tensão ou deformação crescente e o monitoramento das alterações no módulo e/ou na tensão.
Há diferentes maneiras de interpretar 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 varredura de amplitude, conforme mostrado na Figura 1. Alguns trabalhadores consideram a queda inicial em G' como uma medida do ponto de escoamento, pois isso representa o início da não linearidade e da quebra estrutural, enquanto outros consideram o cruzamento de G'/G" como o ponto de escoamento, pois isso representa a transição do comportamento sólido para o líquido. A zona entre esses eventos é geralmente chamada de zona de escoamento.
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 é definida como a tensão que deve ser aplicada à amostra antes que ela comece a fluir.
Um método mais recente envolve a medição do componente de tensão elástica, σ' (associado à estrutura elástica por meio de G') como uma função da amplitude da deformação. 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 é considerada a tensão de pico, e a deformação nesse ponto, a deformação de escoamento (consulte a Figura 2). Em geral, esse valor se encaixa em algum lugar dentro da zona de escoamento e tem se mostrado uma medida mais confiável 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, que se correlaciona bem com outros métodos.
Às vezes, a frequência do teste pode afetar 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 medida, dependendo do comportamento de RelaxamentoQuando uma tensão constante é aplicada a um composto de borracha, a força necessária para manter essa tensão não é constante, mas diminui com o tempo; esse comportamento é conhecido como relaxamento de tensão. O processo responsável pelo relaxamento da tensão pode ser físico ou químico e, em condições normais, ambos ocorrerão ao mesmo tempo. relaxamento do material em teste. Frequências mais baixas darão uma indicação melhor das propriedades do material em repouso, mas aumentarão muito o tempo do teste. Consequentemente, valores entre 0,1 e 10 Hz são comumente empregados.
Esta nota de aplicação mostra a metodologia e os dados de várias amostras de gel.
Experimental
- As seguintes amostras de gel foram avaliadas: um sistema de polímero associativo (HASE) - surfactante, um gel para cabelo e uma solução aquosa de goma manana/xantana em água.
- As medições do reômetro rotacional foram feitas com um reômetro Kinexus com um cartucho de placa Peltier e um sistema de medição de cone e placa2, utilizando sequências padrão pré-configuradas no software rSpace.
- Uma sequência de carregamento padrão foi usada para garantir que as amostras fossem submetidas a um protocolo de carregamento consistente e controlável.
- Foi realizada uma varredura de amplitude controlada por deformação a 1 Hz, e foram medidos os dados do módulo e da tensão elástica em função da deformação aplicada.
- 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 cada amostra foi determinada a partir de uma análise de pico dos dados de tensão elástica versus deformação.
- Todas as medições reológicas foram realizadas a 25°C.
Resultados e discussão
A Figura 3 mostra os resultados das varreduras de amplitude de deformação para as diferentes amostras, e a Tabela 1 mostra os valores correspondentes de 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 deformação, conforme determinado por uma análise automática de pico.
Tabela 1: Valores de tensão de escoamento e deformação determinados a partir da análise do plano de tensão elásticaots
O gel capilar tem a tensão de escoamento mais alta, com um valor medido de 77 Pa. O complexo de goma apresentou uma tensão de escoamento de 23 Pa, enquanto o espessante associativo teve o valor mais baixo, de 11 Pa.
Em termos de tensão de escoamento, o valor mais alto foi medido para o complexo de goma com um valor de 1,5, indicando assim uma estrutura mais dúctil. O gel capilar apresentou um valor de 0,87 e o espessante associativo (HASE-surfactante) um valor de 0,2, indicando uma estrutura mais frágil.
Conclusão
Um teste de varredura de amplitude de oscilação pode ser usado para determinar a tensão de escoamento e a deformação de um material. O método de teste preferido envolve o monitoramento da tensão elástica σ' como uma função da amplitude de deformação γ com a tensão de escoamento inferida como sendo o valor de pico medido de σ'. Esse teste foi usado para medir a tensão de escoamento e a deformação de vários sistemas de gel aquoso.
2Observe que uma geometria de placa paralela também pode ser usada, sendo essa geometria preferida para dispersões e emulsões com tamanhos de partículas large. Esses tipos de materiais também podem exigir o uso de geometrias serrilhadas ou rugosas para evitar artefatos relacionados ao deslizamento na superfície da geometria.