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乳液穩定性界面流變學測量可預測

2022-03-14 13:56:30
乳液穩定性界面流變學測量可預測

  界面流變學是流變學的一個特殊分支,涉及研究在界面處形成的獨特二維系統。正如流變學是對大體積流體流動的研究一樣,界面流變學是對液體界面流動特性的研究。
 

  稀奶油的名稱來自*知名的反乳化過程示例-將牛奶分離為單獨的稀奶油(凝乳)和脫脂乳(乳清)成分。乳化不是實際的破壞,而是將乳液分為兩種乳液,其中一種(乳脂)的分散相比另一種更豐富。乳化是分散相與乳液分離的主要過程,通常是實際聚結的前體。
 

  為了方便起見,絮凝可分為兩大類:沉淀沉降引起的絮凝和液滴的布朗運動聚集引起的絮凝。在多分散(“真實”)乳液中,不同大小的液滴會以不同的速率乳化,這導致移動速度更快(較大)的液滴與移動較慢(較小)的液滴發生碰撞并可能被其捕獲的趨勢。在沉降聚集中,假設沉降中的所有路徑都是垂直線性的。布朗聚集是液滴隨機布朗運動的結果。在這兩種情況下,都可以定義遇到沉淀的頻率因子。兩種方法在典型的乳液中同時發生,因此無法嚴格分離。但是,可以通過以下方法估算每種絮凝的相對速率:

  Γmax = 2π g r4 / 3kbT
 

  其中kb是玻爾茲曼常數,T是*溫度(開氏溫度)。

  當Γmax> 10時,布朗聚集可忽略不計;當Γmax<0.1時,沉降聚集可以忽略不計。
 

  因為在兩個絮凝過程中涉及的力的大小不同,所以3-D液滴簇的結構也不同。
 

  *后,絮凝也可分為快速絮凝和慢速絮凝7。前者的發生是由于重力或強制對流中不同的運動速率導致較小的液滴比較大的液滴更快消失的時候,從而導致碰撞速率增加(正交運動聚集)。后者的發生是由于大的亞穩結構的形成首先由于液滴之間的能量屏障而減慢,然后由于聚集體和較重的水相o / w乳液之間形成無液滴的空間而導致;其結果稱為受阻乳膏。
 

  歧化是一個過程-通常稱為奧斯特瓦爾德(Ostwald)熟化-取決于分散相分子從較小液滴到較大液滴通過連續相的擴散。如拉普拉斯方程所示,較小液滴的分散材料的壓力大于較大液滴的壓力:

  P = 2γ/r

  其中P是拉普拉斯壓力,γ是表面張力,r是液滴半徑。
 

  小液滴和大液滴之間的壓力差構成了擴散的驅動力,但擴散速率取決于分散相在連續相中的溶解度。如開爾文方程式所示,分散相體積越大,其相對蒸氣壓(以及溶解度)就越大:

  ln [Po / P] =2γVm / rRT

  其中P是液滴的蒸氣壓,Po是散裝液體的蒸氣壓,γ是表面張力,r是液滴半徑,V是分散相的摩爾體積。
 

  擴散速率還直接受連續相粘度的影響,如斯托克斯-愛因斯坦方程式所述:

  D = kbT /6πηr

  其中D是液滴的擴散系數,是連續相粘度。液滴尺寸和乳液尺寸分布的測量是關鍵指標。

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