De Vries kutatásokat végzett a habstabilitásról vízfázisú habrendszerekben, kifejtve a poliuretánhab képzésének alapelveit és néhány stabilizációs pontját.
A kutatás úgy véli, hogy ha egy térfogategységnyi folyadékfázisban egy bizonyos térfogatú gázt diszpergálunk, viszonylag egyenletesen eloszlatott mikrocellás hab előállítása érdekében a rendszerre egy bizonyos szabad energiát (ΔF) kell alkalmazni, amit a következők fejeznek ki. képlet.
△F=yA
ahol ΔF a szabad energia; y a felületi feszültség; A a buborék felületének teljes területe.
Mivel a folyékony habos rendszerben mindig van tendencia a gáz-folyadék határfelület felületének csökkenésére, ha a rendszer nem kap elegendő szabad energiát, a folyadékfázisban lévő buborékok összeolvadnak vagy összeesnek. A fenti képlet elve szerint, ha olyan anyagokat adunk hozzá, amelyek csökkentik az y felületi feszültséget, például szilikonolajos felületaktív anyagokat, akkor azonos ΔF energiájú feltételek mellett nagyobb teljes buborék határfelület (A) érhető el. Ezért emberek hozzáadása A megfelelő felületaktív anyagok elősegítik a finom buborékdiszperziók képződését.
Az amerikai Mobay Chemical Company nagy sebességű kamerát használt a poliuretánhab képződési folyamatának nyomon követésére és megfigyelésére. Az anyag viszkozitásának fokozatos növelése során a buborékok alakja és térfogata az idő előrehaladtával változik, és a buborékok térfogata kicsiről nagyra változik. Az alakzat fokozatosan fejlődik a gömb alakúból a háromdimenziós, öt- és hexaéderes hálózatszerkezetté.
A klasszikus elmélet szerint a habosítási folyamatban a gömb alakú buborékban lévő gáznyomás nagyobb, mint a környező folyadék nyomása; a gáznyomás a kis buborékban nagyobb, mint a nagy buborékban, és a köztük lévő nyomáskülönbség △ p és ΔP' képviseli.
△p=2y/R
△p'=2y(1/R1-1/R2)
ahol y a felületi feszültség; R a buborék sugara; R1 és R2 a kis és nagy buborékok sugara.
Idővel a kis buborékok kitágulnak, diffundálnak és nagyobb buborékokká egyesülnek, így a gáz fokozatosan nagyobb alakot és térfogatot kap. Ha a képlethez olyan adalékot adunk, amely csökkenti a felületi feszültséget, az segít csökkenteni a nagy és kis buborékok közötti nyomáskülönbséget, javítja a hab stabilitását, és finomabb cellákkal rendelkező habszerkezetet hoz létre.
A gáz-folyadék kétfázisú másik oldalaként a folyadék szerepe egy másik téma a buborék-stabilizálás tárgyalásában. Lehetetlen tiszta folyadékban stabil buborékokat előállítani, függetlenül a folyadék felületi feszültségétől. A viszonylag stabil buborékok eléréséhez a következő két feltételnek kell teljesülnie:
1. Legalább kettő vagy több rendszer van a rendszerben;
2. A rendszer egyik komponense előnyösen adszorbeálható a buborék felületén. A Gibbs-elmélet szerint felületi feszültségét az adszorbeált oldott anyagok típusa és mennyisége határozza meg.
dy=—ΣΓdμ
A képletben Γ a komponens kémiai potenciálja; μ a komponens felületi többlete.
A fenti összefüggés szerint bizonyos mennyiségű oldott anyag esetén a felület növekedése csökkenti a felülettöbbletet, a felületi feszültség növekedése pedig akadályozza a felület további bővülését, azaz a buborékot. a film tovább vékonyodik. Ezért a felületi feszültség növelése megakadályozhatja a buborék falának elvékonyodását és hozzájárulhat a buborék stabilitásához.
A buborékfalon lévő folyadék a kapillárisok hatására folyadékelvezetést fog kiváltani, ami a sejt stabilitását befolyásoló egyik tényező.
A 6-2 ábra a buborékfal-rész kinagyított keresztmetszeti modellje.
Laplace és Young elmélete szerint, mivel a folyékony sejtfal membránjának nyomása a ① és ② helyen alacsonyabb, mint a ③ falmembrán nyomása, a ③ falmembránnál lévő folyadék a ①, ② kettőbe költözik, ugyanakkor a hatás miatt. A gravitációtól a folyadék nagy része ②-ra fog áramlani. A folyadékáram mennyisége arányos a ① és ② két vége közötti L távolsággal, vagyis minél nagyobb az L távolság, annál nagyobb a folyadékáram mennyisége. A folyékony diszperzió hatására a buborék folyadékfilm fala elvékonyodik, ami kedvezőtlenebb a buborék stabilitására nézve. Minél nagyobb a folyadék viszkozitása, annál nehezebb a folyadék diszpergálása. Ezért a folyadék viszkozitásának növekedése kétségtelenül pozitív szerepet játszik a hab stabilitásában. Ha néhány, a folyékony gélreakciót elősegítő katalizátort hozzáadunk a folyékony reakciórendszerhez, hogy felgyorsítsuk a folyadék viszkozitásának növekedését, a folyadékfilm áramlási sebessége csökken, ami előnyös a hab stabilitásának növelésében. . Ugyanígy, ha az anyagrendszer hőmérséklete nő, a folyadék viszkozitása csökken, a felületi feszültség csökken, és nő a buborék folyadékfalának elvékonyodási hajlama, ami felgyorsítja a buborékfal felszakadását. film.
Ezen túlmenően a habstabilizátorban egy kétoldali elektromos hatás is érvényesül. Például a buborékfólia falának mindkét oldalán lévő ionos felületaktív anyagok a buborékok tágulása miatt a folyadékfilmen belül és kívül megszorulnak, amikor a folyadékfilmet meghúzzák. A felületen töltésgát található. Amikor a fal felülete közel van, a két elektromos tulajdonság taszító ereje megakadályozza a buborékfólia falának elvékonyodását, a folyadékfal mindkét oldalán lévő van der Waals erő pedig elvékonyítja a buborékfal filmjét kölcsönös vonzás hatására. . De ez az erő viszonylag gyenge.
