Giriş
Emülsiyon, sıvı sürekli faza ve sıvı damlacıklardan oluşan dağılmış faza sahip bir sistemdir. En yaygın olan iki emülsiyon türü su içinde yağ emülsiyonu ve yağ içinde su emülsiyonudur (Şekil 1). Su içinde yağ emülsiyonunda sürekli faz su ve dağılmış faz yağ iken, yağ içinde su emülsiyonunda sürekli faz yağ, dağılmış faz ise sudur.
Yağ içinde su emülsiyonunun su içinde yağ emülsiyonuna dönüşüp dönüşmeyeceği (veya tersine dönüp dönmeyeceği) her iki fazın ve emülgatörün hacim oranına bağlıdır. Emülgatör, yağ-su ara yüzeyinde adsorbe olarak emülsiyonu stabilize eden bir malzemedir. Yüzey aktif maddeler emülgatörlerin en yaygın formudur.
Emülsiyon reolojisi, damlacık boyutunun yanı sıra dağılmış fazın hacim fraksiyonuna da çok güçlü bir bağımlılığa sahip olma eğilimindedir. Temel ilgi alanı olan reolojik parametreler viskozite, normal gerilim, visko-elastisite ve akma gerilimidir. Düşük ila medium konsantrasyonlu emülsiyonlar herhangi bir akma gerilimi sergileme eğiliminde değildir.
Damlacıkların hacim oranı arttıkça, bir faz dönüşüm noktasına ulaşılır. Bununla birlikte, emülsiyon damlacıkları yüzey aktif madde veya partiküller tarafından stabilize edilirse, hacim oranı 1'e yaklaşsa bile damlacıklar stabil kalabilir. Yoğun veya konsantre emülsiyonlar, dağılmış fazın hacim oranı yakın paketlenmiş küre konfigürasyonunu aştığında akma gerilimi ve yüksek viskoelastisite gibi ilginç reolojik özellikler sergileme eğilimindedir (monodispers deforme olabilen sistemler için Φ = 0.74). Princen ve Kriss'e [1] göre, bu tür yoğun emülsiyonlarda oluşan akma gerilimi (σy) damlacıkların hacim oranına bağlıdır ve şu şekilde verilir:
Burada Y(Φ), tarafından verilen ampirik bir fonksiyondur;
Burada, Φ damlacıkların hacim oranı, Γ arayüzey gerilimi ve a32 hacimden yüzeye damla yarıçapıdır.
Bu teoriyi pratik olarak kullanmak için, kullanıcı tarafından tanımlanan bir dizi hacim fraksiyonunda (konsantrasyon) bir emülsiyonun akma gerilimini ölçmek gerekir. Eğer kullanıcı arayüzey gerilimi ve damlacık yarıçapı hakkında bilgi sahibiyse, Princen ve Kriss modelinin belirli bir emülsiyon örneği için uygulanabilirliğini görmek için veriler analiz edilebilir.
Yarıçapı yaklaşık 1 mikron veya smaller olan damlacıklar Brown hareketinden güçlü bir şekilde etkilenir ve düşük frekanslarda sıvı benzeri davranış gösterir ve yukarıdaki analiz kullanılarak tanımlanamaz.
Deneysel
- Bu deneysel test, Kinexus rotasyonel reometre1 üzerinde çalışmak üzere tasarlanmış rSpace yazılımında önceden yapılandırılmış bir sekans olarak mevcuttur.
- Sekans, kullanıcı tarafından tanımlanan bir dizi hacim fraksiyonunda bir gerilim rampası aracılığıyla akma gerilimini belirler ve daha fazla analiz için dışa aktarılabilen konsantrasyona karşı akma geriliminin bir grafiğini görüntüler.
- Bu test, analiz test edilen tüm numuneler için bir akma gerilimi rapor edecek olsa da, yalnızca yüksek hacim fraksiyonlarına sahip numuneler için geçerlidir, bu nedenle kullanıcı ayrımı gereklidir.
1Paralelplaka geometrisi veya silindirik geometrinin de kullanılabileceğinilütfenunutmayın. Malzemenin duvar kayması etkileri göstermesi muhtemel ise kum püskürtmeli bir geometri düşünülmelidir. Larger geometrileri, düşük frekanslarda karşılaşılması daha muhtemel olan düşük torklardaki ölçümler için kullanışlıdır. Ölçüm sisteminin kenarlarındaki solventin (örn. su) buharlaşması, özellikle yüksek sıcaklıklarda çalışırken testi geçersiz kılabileceğinden, bu testler için bir solvent tuzağının kullanılması da önerilir.