Introducere
O emulsie este un sistem cu o fază lichidă continuă și o fază dispersată de picături lichide. Cele mai frecvente două tipuri de emulsii sunt emulsiile ulei în apă și emulsiile apă în ulei (figura 1). Într-o emulsie ulei în apă, faza continuă este apa, iar faza dispersată este uleiul, în timp ce într-o emulsie apă în ulei, faza continuă este uleiul, iar faza dispersată este apa.
Transformarea (sau inversarea) unei emulsii apă în ulei într-o emulsie ulei în apă depinde de fracția volumică a ambelor faze și de emulgator. Un emulsifiant este un material care stabilizează o emulsie prin adsorbție la interfața ulei-apă. Surfactanții sunt cea mai comună formă de emulsificatori.
Reologia emulsiei tinde să aibă o dependență foarte puternică de fracția volumică a fazei dispersate, precum și de dimensiunea picăturilor. Parametrii reologici de interes major sunt vâscozitatea, tensiunea normală, viscoelasticitatea și tensiunea de curgere. Emulsiile cu concentrație mică până la medium nu tind să prezinte nicio Tensiunea de cedareTensiunea de cedare este definită ca fiind tensiunea sub care nu se produce nicio curgere; literalmente, se comportă ca un solid slab în repaus și ca un lichid atunci când este cedat.tensiune de curgere.
La creșterea fracției volumice a picăturilor, se ajunge la un punct de inversare a fazei. Cu toate acestea, dacă picăturile de emulsie sunt stabilizate de agenți tensioactivi sau particule, picăturile pot rămâne stabile chiar și atunci când fracția volumică se apropie de 1. Emulsiile dense sau concentrate tind să prezinte proprietăți reologice interesante, cum ar fi tensiunea de curgere și viscoelasticitatea ridicată, deoarece fracția volumică a fazei dispersate o depășește pe cea a configurației sferelor apropiate (Φ = 0,74 pentru sistemele deformabile monodisperse). Conform Princen și Kriss [1], tensiunea de curgere (σy) generată în astfel de emulsii dense depinde de fracția volumică a picăturilor și este dată de
Unde Y(Φ) este o funcție empirică dată de;
Aici, Φ este fracția de volum a picăturilor, Γ este tensiunea interfacială și a32 este raza picăturilor de la volum la suprafață.
Pentru a utiliza în practică această teorie, este necesar să se măsoare tensiunea de curgere a unei emulsii la un număr de fracții de volum (concentrații) definite de utilizator. Dacă utilizatorul cunoaște tensiunea interfacială și raza picăturilor, datele pot fi analizate pentru a vedea aplicabilitatea modelului Princen și Kriss pentru o anumită probă de emulsie.
Picăturile cu raze de aproximativ 1 micron sau mai mici sunt puternic influențate de mișcarea browniană și prezintă un comportament asemănător lichidului la frecvențe joase și nu pot fi descrise utilizând analiza de mai sus.
Experimental
- Acest test experimental există sub forma unei secvențe preconfigurate în software-ul rSpace care este conceput pentru a funcționa pe un reometru rotațional Kinexus1.
- Secvența determină tensiunea de curgere prin intermediul unei rampe de tensiune la o gamă de fracțiuni de volum definite de utilizator și afișează un grafic al tensiunii de curgere în funcție de concentrație, care poate fi exportat pentru analize ulterioare.
- Acest test se aplică numai probelor cu fracții mari de volum, chiar dacă analiza va raporta o Tensiunea de cedareTensiunea de cedare este definită ca fiind tensiunea sub care nu se produce nicio curgere; literalmente, se comportă ca un solid slab în repaus și ca un lichid atunci când este cedat.tensiune de curgere pentru toate probele testate, prin urmare este necesară o derogare din partea utilizatorului.
1 Vă rugăm sărețineți că se poate utiliza și o geometrie cu plăci paralele sau o geometrie cilindrică. O geometrie sablată ar trebui luată în considerare dacă materialul este susceptibil să prezinte efecte de alunecare a pereților. Geometriile mai mari sunt utile pentru măsurători la cupluri mici, care sunt mai susceptibile de a fi întâlnite la frecvențe mai mici. Utilizarea unei capcane de solvent este, de asemenea, recomandată pentru aceste teste, deoarece evaporarea solventului (de exemplu, apă) în jurul marginilor sistemului de măsurare poate invalida testul, în special atunci când se lucrează la temperaturi ridicate.