De Vries telah melakukan penyelidikan tentang kestabilan buih dalam sistem buih fasa air, menerangkan prinsip asas dan beberapa titik penstabilan dalam pembentukan buih poliuretana.
Penyelidikan percaya bahawa apabila isipadu gas tertentu tersebar dalam satuan isipadu fasa cecair, untuk menghasilkan buih mikroselular yang tersebar secara relatif seragam, tenaga bebas tertentu (ΔF) mesti digunakan pada sistem, seperti yang dinyatakan oleh yang berikut formula.
△F=yA
di mana ΔF ialah tenaga bebas; y ialah tegangan permukaan; A ialah jumlah kawasan antara muka gelembung.
Oleh kerana dalam sistem buih cecair, sentiasa ada kecenderungan untuk kawasan permukaan antara muka gas-cecair berkurangan, jika sistem tidak diberi tenaga bebas yang mencukupi, gelembung dalam fasa cecair akan bergabung atau runtuh. Mengikut prinsip formula di atas, menambah bahan yang mengurangkan ketegangan permukaan y, seperti surfaktan minyak silikon, boleh memperoleh jumlah kawasan antara muka gelembung (A) yang lebih besar di bawah keadaan tenaga ΔF yang sama. Oleh itu, menambah orang Surfaktan yang sesuai memudahkan pembentukan penyebaran buih halus.
Syarikat Mobay Chemical dari Amerika Syarikat menggunakan kamera berkelajuan tinggi untuk mengesan dan memerhati proses pembentukan buih poliuretana. Dalam proses meningkatkan kelikatan bahan secara beransur-ansur, bentuk dan isipadu gelembung akan berubah dengan peningkatan masa, dan isipadu gelembung akan berubah dari kecil ke besar. Bentuknya juga berubah secara beransur-ansur daripada struktur rangkaian sfera kepada tiga dimensi bagi pentahedron dan hexahedron.
Menurut teori klasik, dalam proses berbuih, tekanan gas dalam gelembung sfera lebih besar daripada tekanan cecair di sekelilingnya; tekanan gas dalam gelembung kecil adalah lebih besar daripada gelembung besar, dan perbezaan tekanan antara mereka ialah △ p dan ΔP' mewakili.
△p=2y/R
△p'=2y(1/R1-1/R2)
di mana y ialah tegangan permukaan; R ialah jejari gelembung; R1 dan R2 ialah jejari bagi gelembung kecil dan besar, masing-masing.
Dari masa ke masa, buih-buih kecil mengembang, meresap dan bergabung ke dalam buih yang lebih besar, memberikan gas bentuk dan isipadu yang semakin besar. Jika bahan tambahan yang kondusif untuk mengurangkan ketegangan permukaan ditambah pada formula, ia akan membantu mengurangkan perbezaan tekanan antara buih besar dan kecil, meningkatkan kestabilan buih, dan menghasilkan struktur buih dengan sel yang lebih halus.
Sebagai bahagian lain dua fasa gas-cecair, peranan cecair adalah topik lain dalam perbincangan penstabilan gelembung. Adalah mustahil untuk mendapatkan gelembung yang stabil dalam cecair tulen, tanpa mengira ketegangan permukaan cecair. Untuk mendapatkan buih yang agak stabil, dua syarat berikut mesti dipenuhi:
1. Terdapat sekurang-kurangnya dua atau lebih sistem dalam sistem;
2. Satu komponen sistem boleh diserap secara keutamaan pada permukaan gelembung. Menurut teori Gibbs, tegangan permukaannya ditentukan oleh jenis dan jumlah zat terlarut terjerap.
dy=—ΣΓdμ
Dalam formula, Γ ialah potensi kimia komponen; μ ialah lebihan permukaan komponen.
Mengikut hubungan di atas, dalam kes sejumlah zat terlarut, peningkatan luas permukaan akan mengurangkan lebihan permukaan, dan peningkatan tegangan permukaan akan menghalang pengembangan luas permukaan, iaitu gelembung. filem akan ditipiskan lagi. Oleh itu, meningkatkan ketegangan permukaan boleh menghalang penipisan dinding gelembung dan menyumbang kepada kestabilan gelembung.
Cecair pada filem dinding gelembung akan menghasilkan saliran cecair akibat tindakan kapilari, yang merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kestabilan sel.
Rajah 6-2 ialah paparan model keratan rentas bahagian dinding gelembung yang diperbesarkan.
Menurut teori Laplace dan Young, kerana tekanan membran dinding sel cecair pada ① dan ② adalah lebih rendah daripada tekanan pada membran dinding ③, cecair pada membran dinding ③ bergerak ke ①, ② dua Pada masa yang sama, disebabkan oleh pengaruh graviti, kebanyakan cecair akan mengalir ke ②. Jumlah aliran cecair adalah berkadar dengan jarak L antara dua hujung ① dan ②, iaitu, semakin besar jarak L, semakin besar jumlah aliran cecair. Hasil daripada penyebaran cecair, dinding filem cecair gelembung akan menjadi lebih nipis, yang lebih tidak menguntungkan kestabilan gelembung. Semakin besar kelikatan cecair, semakin sukar untuk memencarkan cecair. Oleh itu, peningkatan dalam kelikatan cecair sudah pasti akan memainkan peranan positif dalam kestabilan buih. Jika beberapa pemangkin yang boleh menggalakkan tindak balas gel cecair ditambah kepada sistem tindak balas cecair untuk mempercepatkan kadar peningkatan kelikatan cecair, kadar aliran filem cecair akan dikurangkan, yang memberi manfaat kepada peningkatan kestabilan buih. . Dengan cara yang sama, apabila suhu sistem bahan meningkat, kelikatan cecair akan berkurangan, ketegangan permukaan akan berkurangan, dan kecenderungan dinding cecair gelembung menjadi nipis akan meningkat, yang akan mempercepatkan pecahnya dinding gelembung. filem.
Di samping itu, terdapat juga kesan elektrik dua muka dalam penstabilan buih. Sebagai contoh, surfaktan ionik pada kedua-dua belah dinding filem gelembung, disebabkan oleh pengembangan gelembung, akan terperangkap di dalam dan di luar filem cecair apabila filem cecair ditarik. Terdapat penghalang cas pada permukaan. Apabila permukaan dinding rapat, daya tolakan kedua-dua sifat elektrik akan menghalang dinding filem gelembung daripada menipis, dan daya van der Waals pada kedua-dua belah dinding cecair akan menjadikan filem dinding gelembung nipis di bawah tindakan tarikan bersama. . Tetapi daya ini agak lemah.
