De Vries je uradio istraživanje o stabilnosti pjene u sistemima pjene u vodenoj fazi, izlažući osnovne principe i neke tačke stabilizacije u formiranju poliuretanske pjene.
Istraživanje smatra da kada se određena zapremina gasa rasprši u jediničnoj zapremini tečne faze, da bi se proizvela relativno ravnomerno dispergovana mikroćelijska pena, na sistem mora da se primeni određena slobodna energija (ΔF), koja se izražava sledećim formula.
△F=yA
gdje je ΔF slobodna energija; y je površinski napon; A je ukupna površina mehurića interfejsa.
Pošto u sistemu tečne pene uvek postoji tendencija da se površina interfejsa gas-tečnost smanji, ako se sistemu ne da dovoljno slobodne energije, mehurići u tečnoj fazi će se spojiti ili srušiti. Prema principu gornje formule, dodavanjem supstanci koje smanjuju površinski napon y, kao što su tenzidi silikonskog ulja, može se dobiti veća ukupna površina mehurića (A) pod istim energetskim ΔF uslovima. Stoga, dodavanjem ljudi Odgovarajući surfaktanti olakšavaju formiranje finih mjehurića disperzija.
Mobay Chemical Company iz Sjedinjenih Država koristila je kameru velike brzine za praćenje i promatranje procesa formiranja poliuretanske pjene. U procesu postepenog povećanja viskoznosti materijala, oblik i volumen mjehurića će se mijenjati s vremenom, a volumen mjehurića će se mijenjati od malih do velikih. Oblik također postepeno evoluira od sferne do trodimenzionalne mrežne strukture pentaedra i heksaedra.
Prema klasičnoj teoriji, u procesu penjenja, pritisak gasa u sfernom mehuru je veći od pritiska okolne tečnosti; pritisak gasa u malom mehuru je veći od pritiska u velikom mehuru, a razlika pritiska između njih je △ p i ΔP' predstavljaju.
△p=2y/R
△p'=2y(1/R1-1/R2)
gdje je y površinski napon; R je polumjer mjehurića; R1 i R2 su radijusi malih i velikih mehurića, respektivno.
S vremenom, mali mjehurići se šire, difundiraju i spajaju u veće mjehuriće, dajući plinu progresivno veći oblik i volumen. Ako se u formulu doda aditiv koji doprinosi smanjenju površinske napetosti, to će pomoći da se smanji razlika u tlaku između velikih i malih mjehurića, poboljša stabilnost pjene i proizvede pjenastu strukturu s finijim ćelijama.
Kao druga strana dvofaznog gas-tečnost, uloga tečnosti je još jedna tema u raspravi o stabilizaciji mehurića. Nemoguće je dobiti stabilne mehuriće u čistoj tečnosti, bez obzira na površinski napon tečnosti. Da biste dobili relativno stabilne mjehuriće, moraju biti ispunjena sljedeća dva uslova:
1. Postoje najmanje dva ili više sistema u sistemu;
2. Jedna komponenta sistema može se prvenstveno adsorbovati na površini mehurića. Prema Gibbsovoj teoriji, njegova površinska napetost je određena vrstom i količinom adsorbiranih otopljenih tvari.
dy=—ΣΓdμ
U formuli, Γ je hemijski potencijal komponente; μ je površinski višak komponente.
Prema navedenom odnosu, u slučaju određene količine otopljene tvari, povećanje površine će smanjiti površinski višak, a povećanje površinske napetosti će ometati daljnje širenje površine, tj. film će se dodatno istanjiti. Stoga povećanje površinske napetosti može spriječiti stanjivanje stijenke mjehurića i doprinijeti stabilnosti mjehurića.
Tečnost na foliji zida mehurića će proizvesti drenažu tečnosti usled kapilarnog delovanja, što je jedan od faktora koji utiču na stabilnost ćelije.
Slika 6-2 je uvećani prikaz modela poprečnog presjeka dijela zida s mjehurićima.
Prema Laplaceovoj i Youngovoj teoriji, budući da je pritisak membrane tečnog ćelijskog zida na ① i ② niži od pritiska na zidnoj membrani ③, tečnost na zidnoj membrani ③ se pomera na ①, ② dva Istovremeno, usled uticaja zbog gravitacije, većina tečnosti će teći u ②. Količina protoka tečnosti je proporcionalna rastojanju L između dva kraja ① i ②, to jest, što je veća udaljenost L, to je veća količina protoka tečnosti. Kao rezultat tečne disperzije, zid mjehurića tečnog filma će postati tanji, što je nepovoljnije za stabilnost mjehurića. Što je veći viskozitet tečnosti, teže je dispergovati tečnost. Stoga će povećanje viskoznosti tekućine nesumnjivo igrati pozitivnu ulogu u stabilnosti pjene. Ako se u tekući reakcijski sistem dodaju neki katalizatori koji mogu potaknuti reakciju tečnog gela kako bi se ubrzao porast viskoznosti tekućine, brzina protoka tečnog filma će se smanjiti, što je korisno za povećanje stabilnosti pjene. . Na isti način, kada se temperatura sistema materijala poveća, viskoznost tečnosti će se smanjiti, površinski napon će se smanjiti, a tendencija stanjivanja zida tečnosti mjehurića će se povećati, što će ubrzati pucanje stijenke mjehurića. film.
Osim toga, postoji i dvostrani električni efekat u stabilizaciji pjene. Na primjer, jonski surfaktanti na obje strane stijenke filma s mjehurićima, zbog širenja mjehurića, bit će zarobljeni unutar i izvan tečnog filma kada se tečni film povuče. Na površini postoji barijera punjenja. Kada je površina zida blizu, sila odbijanja dvaju električnih svojstava spriječit će stanjivanje stijenke filma mjehurića, a van der Waalsova sila na obje strane zida tekućine učinit će film stijenke mjehurića tankim pod djelovanjem međusobnog privlačenja. . Ali ova snaga je relativno slaba.
