Introdução
Avaliar a estabilidade de longo prazo de uma dispersão ou emulsão pode ser um processo tedioso e demorado; no entanto, é essencial para garantir que um produto atenda aos padrões de qualidade. Os formuladores geralmente alcançam a estabilidade por meio de uma combinação de efeitos: minimizando 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, aumentando a repulsão estérica ou eletrostática da fase dispersa e/ou aumentando a viscosidade da fase contínua. No caso de dispersões diluídas, o efeito combinado desses fatores pode ser refletido na viscosidade de cisalhamento zero, o que pode dar uma indicação da taxa na qual as gotículas se aglutinarão e se separarão, ou as dispersões se estabilizarão. Em sistemas mais concentrados, pode ocorrer a formação de uma estrutura de rede por meio da interação da fase dispersa ou do emperramento de partículas/gotas. Nesse caso, a estabilidade estará largerelacionada à força da estrutura da rede, que pode ser quantificada pela 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.
Para que haja estabilidade, 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 deve ser maior do 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 imposta pela fase dispersa sob a influência da gravidade. Isso pode ser estimado pela equação a seguir:
Há vários testes experimentais para determinar 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. Um dos métodos mais rápidos e fáceis é realizar uma varredura de tensão de cisalhamento e determinar a tensão na qual um pico de viscosidade é observado. Antes desse pico de viscosidade, o material está sofrendo deformação elástica. Portanto, esse pico representa o ponto em que a estrutura elástica se rompe (cede) e o material começa a fluir.
Para que um sistema seja estável, 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 deve ser suficiente para suportar as tensões impostas pelas partículas dispersas, mas também as tensões adicionais que podem ser encontradas durante o transporte do produto, por exemplo.
Esta nota de aplicação mostra a metodologia e os dados para avaliar a estabilidade de dois produtos de gel de banho (bodywash) em relação à sua capacidade de suspender bolhas como um requisito do produto.
Experimental
- Dois produtos comerciais de gel de banho foram avaliados; um contendo somente surfactante e o outro contendo surfactante e um espessante associativo.
- O último produto foi formulado especificamente para poder suspender bolhas no frasco enquanto o produto está na prateleira (observação - para eliminar a influência das bolhas no comportamento reológico, as bolhas dessa amostra foram removidas por centrifugação antes do teste).
- Uma calculadora de tensão de partícula foi usada no software rSpace para calcular a tensão imposta por uma partícula dispersa no ambiente medium, com as propriedades da partícula como entradas do usuário (consulte a Equação 1).
- 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 placa1, utilizando sequências padrão pré-configuradas no software rSpace.
- Uma sequência de carregamento padrão foi usada para garantir que ambas as amostras fossem submetidas a um protocolo de carregamento consistente e controlável.
- Todas as medições reológicas foram realizadas a 25°C.
- Foi realizada uma rampa de tensão de cisalhamento, e os dados foram analisados usando uma análise de pico para determinar a tensão de rendimento.
- A magnitude da tensão de rendimento do produto é então comparada com a tensão imposta calculada a partir das propriedades das partículas dispersas para avaliar a estabilidade de longo prazo do sistema.
Resultados e discussão
A Figura 1 mostra as curvas de viscosidade em relação à tensão para as duas amostras de gel de banho no teste de rampa de tensão. Os dados do Bodywash 2 mostram um pico claro de viscosidade no teste de rampa de tensão, enquanto os dados do Bodywash 1 são relativamente planos. Isso implica que o Bodywash 2 está exibindo endurecimento por deformação associado a 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, enquanto o Bodywash 1 está se comportando como um líquido com viscosidade de cisalhamento zero.
Em alguns casos, os líquidos viscoelásticos podem apresentar um leve pico de viscosidade, embora não possuam 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 verdadeira. Nesse caso, pode ser necessário o critério do usuário ou, alternativamente, a confirmação usando um teste alternativo, como um teste de fluência ou um teste de taxas de cisalhamento para confirmar a presença de uma viscosidade de cisalhamento zero2.
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 para o Bodywash 2 foi de 4 Pa.
Usando a Equação 1, podemos prever que a tensão imposta por uma bolha de ar de 100 μm de diâmetro seria de aproximadamente 0,65 Pa, portanto, 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 de 4 Pa deve ser suficiente para suspender a fase de bolha, embora as tensões adicionais encontradas durante o transporte e a possível redução na força da rede devido ao aumento da temperatura também precisem ser consideradas.
Como o Bodywash 1 não 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, é necessário um valor exato da viscosidade de cisalhamento zero para avaliar a estabilidade, como a análise de um teste de fluência. Os dados desse teste mostraram que a viscosidade de cisalhamento zero é de 8 Pas e, a partir desse valor, foi prevista uma taxa de aumento de bolhas de aproximadamente 6 cm por dia para uma bolha de 100 μm. Isso é claramente inaceitável para manter a estabilidade de longo prazo do sistema disperso, e a incorporação de 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 seria necessária para proporcionar a estabilidade de longo prazo e o prazo de validade exigidos para um produto com suspensão de bolhas.
Conclusão
Dois produtos de gel de banho foram comparados por meio de um teste de rampa 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. O Bodywash 2, que contém um espessante associativo, demonstrou ter 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 capaz de suspender as bolhas de gás. O Bodywash 1, que não contém nenhum espessante adicional, apresentou uma viscosidade de cisalhamento zero insuficiente para promover a estabilidade a longo prazo. Portanto, o teste oferece uma maneira rápida e conveniente de prever a estabilidade da suspensão para um determinado tamanho de partícula e DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. densidade.
Observe...
que uma geometria de placa paralela também pode ser usada, sendo essa geometria preferida para dispersões e emulsões com large tamanhos de partículas. Esses tipos de materiais também podem exigir o uso de geometrias serrilhadas ou rugosas para evitar artefatos relacionados ao deslizamento na superfície da geometria.