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 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 emulsificante, embora os materiais poliméricos e particulados possam desempenhar uma função semelhante.
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.
A viscosidade relativa de uma emulsão diluída com um número capilar baixo (para que as gotículas não se deformem) é dada pela seguinte expressão [1]:
e ηd é a viscosidade da fase dispersa e ηs é a viscosidade do fluido de suspensão. Aqui, supõe-se que a emulsão não está afinando por cisalhamento, portanto, a viscosidade será a mesma em cada taxa de cisalhamento. Para concentrações mais altas de gotículas (Φ≥0,6), o sistema se torna mais fino ao cisalhamento e a viscosidade de cisalhamento zero relativa é dada pela seguinte expressão:
Φm é a fração máxima de empacotamento.
O afinamento por cisalhamento torna-se mais pronunciado à medida que a fração de volume das gotículas aumenta. Na referência [2], isso é levado em conta pelo ajuste de Φm para obter o melhor ajuste em cada taxa de cisalhamento.
Com um aumento adicional na fração de volume, pode-se chegar a uma situação em que as gotículas ficam emperradas, impedindo que as partículas se movam umas em relação às outras. É nessa situação que se considera que o sistema tem 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. Isso é discutido em uma nota de aplicação separada.
Observe também que essa teoria associada pressupõe uma emulsão simples e não leva em conta a presença de modificadores de reologia, como microgéis reticulados, por exemplo, que têm um volume de fase considerável e afetarão significativamente o solvente e, portanto, a reologia da emulsão.
Para verificar experimentalmente essa teoria para um determinado sistema de emulsão, é necessário determinar a viscosidade de cisalhamento zero de uma emulsão em várias concentrações de gotículas e, em seguida, calcular a viscosidade relativa de cisalhamento zero para cada concentração usando a viscosidade do meio de suspensão. A relação traçada entre a viscosidade relativa de cisalhamento zero e a concentração deve indicar se a teoria acima se aproxima ou não do comportamento do sistema de emulsão que está sendo estudado. Os dados podem ser extraídos e analisados posteriormente para investigar o ajuste exato com os modelos acima. A mesma sequência também pode ser utilizada para investigar o impacto da alteração do tamanho da gota sobre a viscosidade.
Experimental
- Esse teste existe como uma sequência pré-configurada no software rSpace, que foi projetado para ser executado em um reômetro rotacional Kinexus 1.
- A sequência executa uma tabela de tensões de cisalhamento e, em seguida, ajusta um modelo de Ellis aos dados para determinar η0 e, depois, ηr,0
- Isso é repetido para várias concentrações e é obtido um gráfico de ηr,0 em relação à concentração, que pode ser posteriormente exportado e analisado fora do software.
Observe...
a geometria de placa paralela ou a geometria cilíndrica também podem ser usadas. 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 com baixos torques, 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.