De Vries on tutkinut vaahdon stabiilisuutta vesifaasisissa vaahtojärjestelmissä ja selostanut polyuretaanivaahdon muodostuksen perusperiaatteita ja joitakin stabilointipisteitä.
Tutkimus uskoo, että kun tietty määrä kaasua dispergoidaan nestefaasin tilavuusyksikköön, suhteellisen tasaisesti dispergoituneen mikrosoluvaahdon tuottamiseksi järjestelmään on kohdistettava tietty vapaa energia (ΔF), joka ilmaistaan seuraavasti: kaava.
△F=yA
missä ΔF on vapaa energia; y on pintajännitys; A on kuplarajapinnan kokonaispinta-ala.
Koska nestemäisessä vaahtojärjestelmässä kaasu-neste-rajapinnan pinta-alalla on aina taipumus pienentyä, jos järjestelmälle ei anneta tarpeeksi vapaata energiaa, nestefaasissa olevat kuplat sulautuvat yhteen tai romahtavat. Yllä olevan kaavan periaatteen mukaisesti pintajännitystä y vähentäviä aineita, kuten silikoniöljyn pinta-aktiivisia aineita lisäämällä voidaan saada suurempi kuplan kokonaispinta-ala (A) samoissa energia-AF olosuhteissa. Siksi ihmisten lisääminen Sopivat pinta-aktiiviset aineet helpottavat hienojen kupladispersioiden muodostumista.
Yhdysvaltalainen Mobay Chemical Company käytti nopeaa kameraa polyuretaanivaahdon muodostumisprosessin seuraamiseen ja tarkkailuun. Materiaalin viskositeetin asteittaisen lisäämisen prosessissa kuplien muoto ja tilavuus muuttuvat ajan myötä, ja kuplien tilavuus muuttuu pienistä suuriin. Muoto kehittyy myös vähitellen pallomaisesta kolmiulotteiseksi viisiedron ja heksaedrin verkkorakenteeksi.
Klassisen teorian mukaan vaahdotusprosessissa kaasun paine pallomaisessa kuplassa on suurempi kuin ympäröivän nesteen paine; kaasun paine pienessä kuplassa on suurempi kuin suuressa kuplassa, ja niiden välinen paine-ero on △ p ja ΔP' edustavat.
△p=2y/R
△p'=2y(1/R1-1/R2)
missä y on pintajännitys; R on kuplan säde; R1 ja R2 ovat vastaavasti pienten ja suurten kuplien säteitä.
Ajan myötä pienet kuplat laajenevat, leviävät ja sulautuvat suurempiin kupliin antaen kaasulle asteittain suuremman muodon ja tilavuuden. Jos kaavaan lisätään pintajännitystä vähentävää lisäainetta, se auttaa pienentämään suurten ja pienten kuplien välistä paine-eroa, parantamaan vaahdon stabiilisuutta ja muodostamaan vaahtorakenteen, jossa on hienojakoisempia soluja.
Kaasu-neste-kaksifaasin toisena puolena nesteen rooli on toinen aihe keskustelussa kuplan stabiloinnista. Puhtaassa nesteessä on mahdotonta saada stabiileja kuplia nesteen pintajännityksestä riippumatta. Suhteellisen stabiilien kuplien saamiseksi seuraavat kaksi ehtoa on täytettävä:
1. Järjestelmässä on vähintään kaksi järjestelmää;
2. Järjestelmän yksi komponentti voidaan ensisijaisesti adsorboida kuplan pintaan. Gibbsin teorian mukaan sen pintajännitys määräytyy adsorboituneiden liuenneiden aineiden tyypin ja määrän mukaan.
dy=—ΣΓdμ
Kaavassa Γ on komponentin kemiallinen potentiaali; μ on komponentin pintaylimäärä.
Yllä olevan suhteen mukaan tietyn liukenevan aineen määrän tapauksessa pinta-alan kasvu vähentää pinta-alan ylijäämää ja pintajännityksen lisääntyminen estää pinta-alan, eli kuplan, laajenemisen edelleen. kalvoa ohennetaan edelleen. Siksi pintajännityksen lisääminen voi estää kuplan seinämän ohenemisen ja edistää kuplan vakautta.
Kuplaseinäkalvolla oleva neste tuottaa nesteen valumisen kapillaaritoiminnasta johtuen, mikä on yksi kennon vakauteen vaikuttavista tekijöistä.
Kuva 6-2 on suurennettu poikkileikkauskuva kuplaseinämäosasta.
Laplacen ja Youngin teorian mukaan, koska nestemäisen soluseinän kalvon paine kohdissa ① ja ② on pienempi kuin seinämän kalvon ③ paine, seinämän kalvossa ③ oleva neste siirtyy kohtaan ①, ② kahteen Samaan aikaan vaikutuksen vuoksi. painovoimasta suurin osa nesteestä virtaa kohtaan ②. Nesteen virtauksen määrä on verrannollinen etäisyyteen L ① ja ② kahden päiden välillä, eli mitä suurempi etäisyys L, sitä suurempi nestevirtauksen määrä. Nestedispersion seurauksena kuplan nestekalvon seinämä ohenee, mikä on epäedullisempaa kuplan stabiiliudelle. Mitä suurempi nesteen viskositeetti on, sitä vaikeampaa on nesteen dispergoiminen. Siksi nesteen viskositeetin kasvulla on epäilemättä myönteinen rooli vaahdon stabiilisuudessa. Jos nestemäiseen reaktiojärjestelmään lisätään joitain katalyyttejä, jotka voivat edistää nestemäisen geelin reaktiota nopeuttamaan nesteen viskositeetin kasvua, nestekalvon virtausnopeus pienenee, mikä on hyödyllistä vaahdon stabiilisuuden lisäämiselle. . Samalla tavalla materiaalijärjestelmän lämpötilan noustessa nesteen viskositeetti pienenee, pintajännitys pienenee ja kuplan nesteseinämän taipumus ohenea kasvaa, mikä nopeuttaa kuplan seinämän repeämistä. elokuva.
Lisäksi vaahdon stabiloinnissa on myös kaksipuolinen sähkövaikutus. Esimerkiksi kuplakalvon seinämän molemmilla puolilla olevat ioniset pinta-aktiiviset aineet jäävät kuplien laajenemisen vuoksi loukkuun nestekalvon sisään ja ulkopuolelle, kun nestekalvoa vedetään. Pinnalla on lataussuoja. Kun seinän pinta on lähellä, kahden sähköisen ominaisuuden hylkimisvoima estää kuplakalvon seinämän ohenemisen, ja van der Waalsin voima nesteseinän molemmilla puolilla tekee kuplan seinäkalvosta ohuen molemminpuolisen vetovoiman vaikutuksesta. . Mutta tämä voima on suhteellisen heikko.
