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乳液稳定性界面流变学测量可预测

2022-03-14 13:56:30
乳液稳定性界面流变学测量可预测

  界面流变学是流变学的一个特殊分支,涉及研究在界面处形成的独特二维系统。正如流变学是对大体积流体流动的研究一样,界面流变学是对液体界面流动特性的研究。
 

  稀奶油的名称来自*知名的反乳化过程示例-将牛奶分离为单独的稀奶油(凝乳)和脱脂乳(乳清)成分。乳化不是实际的破坏,而是将乳液分为两种乳液,其中一种(乳脂)的分散相比另一种更丰富。乳化是分散相与乳液分离的主要过程,通常是实际聚结的前体。
 

  为了方便起见,絮凝可分为两大类:沉淀沉降引起的絮凝和液滴的布朗运动聚集引起的絮凝。在多分散(“真实”)乳液中,不同大小的液滴会以不同的速率乳化,这导致移动速度更快(较大)的液滴与移动较慢(较小)的液滴发生碰撞并可能被其捕获的趋势。在沉降聚集中,假设沉降中的所有路径都是垂直线性的。布朗聚集是液滴随机布朗运动的结果。在这两种情况下,都可以定义遇到沉淀的频率因子。两种方法在典型的乳液中同时发生,因此无法严格分离。但是,可以通过以下方法估算每种絮凝的相对速率:

  Γmax = 2π g r4 / 3kbT
 

  其中kb是玻尔兹曼常数,T是*温度(开氏温度)。

  当Γmax> 10时,布朗聚集可忽略不计;当Γmax<0.1时,沉降聚集可以忽略不计。
 

  因为在两个絮凝过程中涉及的力的大小不同,所以3-D液滴簇的结构也不同。
 

  *后,絮凝也可分为快速絮凝和慢速絮凝7。前者的发生是由于重力或强制对流中不同的运动速率导致较小的液滴比较大的液滴更快消失的时候,从而导致碰撞速率增加(正交运动聚集)。后者的发生是由于大的亚稳结构的形成首先由于液滴之间的能量屏障而减慢,然后由于聚集体和较重的水相o / w乳液之间形成无液滴的空间而导致;其结果称为受阻乳膏。
 

  歧化是一个过程-通常称为奥斯特瓦尔德(Ostwald)熟化-取决于分散相分子从较小液滴到较大液滴通过连续相的扩散。如拉普拉斯方程所示,较小液滴的分散材料的压力大于较大液滴的压力:

  P = 2γ/r

  其中P是拉普拉斯压力,γ是表面张力,r是液滴半径。
 

  小液滴和大液滴之间的压力差构成了扩散的驱动力,但扩散速率取决于分散相在连续相中的溶解度。如开尔文方程式所示,分散相体积越大,其相对蒸气压(以及溶解度)就越大:

  ln [Po / P] =2γVm / rRT

  其中P是液滴的蒸气压,Po是散装液体的蒸气压,γ是表面张力,r是液滴半径,V是分散相的摩尔体积。
 

  扩散速率还直接受连续相粘度的影响,如斯托克斯-爱因斯坦方程式所述:

  D = kbT /6πηr

  其中D是液滴的扩散系数,是连续相粘度。液滴尺寸和乳液尺寸分布的测量是关键指标。

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