De Vries provedl výzkum stability pěny ve vodních pěnových systémech, vysvětlil základní principy a některé stabilizační body při tvorbě polyuretanové pěny.
Výzkum se domnívá, že když je určitý objem plynu rozptýlen v jednotkovém objemu kapalné fáze, aby se vytvořila relativně rovnoměrně dispergovaná mikrocelulární pěna, musí být na systém aplikována určitá volná energie (ΔF), vyjádřená následujícím vzorcem.
△F =yA
kde ΔF je volná energie; y je povrchové napětí; A je celková plocha bublinového rozhraní.
Vzhledem k tomu, že v systému kapalné pěny existuje vždy tendence ke snížení povrchu rozhraní plyn-kapalina, pokud systém nedostane dostatek volné energie, bubliny v kapalné fázi se spojí nebo zhroutí. Podle principu výše uvedeného vzorce může přidání látek, které snižují povrchové napětí y, jako jsou povrchově aktivní látky ze silikonového oleje, získat větší celkovou plochu rozhraní bublin (A) za stejných energetických podmínek ΔF. Proto, přidávání lidí Vhodné povrchově aktivní látky usnadňují tvorbu jemných bublinových disperzí.
Mobay Chemical Company spojených států použila vysokorychlostní kameru ke sledování a pozorování procesu tvorby polyuretanové pěny. V procesu postupného zvyšování viskozity materiálu se tvar a objem bublin změní s prodlužováním času a objem bublin se změní z malých na velké. Tvar se také postupně vyvíjí ze sférické na trojrozměrnou síťovou strukturu pentahedronu a hexahedronu.
Podle klasické teorie je v procesu pěnění tlak plynu ve sférické bublině větší než tlak okolní kapaliny; tlak plynu v malé bublině je větší než tlak ve velké bublině a tlakový rozdíl mezi nimi je △ p a ΔP' reprezentovat.
△p=2y/R
△p'=2y(1/R1-1/R2)
kde y je povrchové napětí; R je poloměr bubliny; R1 a R2 jsou poloměry malých a velkých bublin.
V průběhu času se malé bubliny rozšiřují, rozptylují a spojují do větších bublin, což dává plynu postupně větší tvar a objem. Pokud se do vzorce přidá přísada, která vede ke snížení povrchového napětí, pomůže snížit tlakový rozdíl mezi velkými a malými bublinami, zlepšit stabilitu pěny a vytvořit pěnovou strukturu s jemnějšími buňkami.
Jako druhá strana dvoufázové fáze plyn-kapalina je role kapaliny dalším tématem v diskusi o stabilizaci bublin. Není možné získat stabilní bubliny v čisté kapalině, bez ohledu na povrchové napětí kapaliny. Pro získání relativně stabilních bublin musí být splněny následující dvě podmínky:
1. V systému jsou nejméně dva nebo více systémů;
2. Jedna složka systému může být přednostně adsorbována na povrchu bubliny. Podle Gibbsovy teorie je jeho povrchové napětí určeno typem a množstvím adsorbovaných rozpuštěných látek.
dy=—ΣΓdμ
Ve vzorci je Γ chemický potenciál složky; μ je povrchový přebytek součásti.
Podle výše uvedeného vztahu, v případě určitého množství rozpuštěné látky, zvýšení povrchové plochy sníží přebytek povrchu a zvýšení povrchového napětí bude bránit dalšímu rozšíření povrchové plochy, to znamená, že bublinkový film bude dále ztenčen. Proto zvýšení povrchového napětí může zabránit ztenčení stěny bubliny a přispět ke stabilitě bubliny.
Kapalina na fólii bublinkové stěny vytvoří kapilární odvod kapaliny v důsledku kapilárního působení, což je jeden z faktorů ovlivňujících stabilitu buňky.
Obrázek 6-2 je zvětšený průřezový modelový pohled na část bublinové stěny.
Podle Laplaceovy a Youngovy teorie, protože tlak membrány kapalné buněčné stěny na (1) a (2) je nižší než tlak na stěnové membráně (3), kapalina na stěnové membráně (3) se přesune na (1), (2) dvě Současně, kvůli vlivu gravitace, většina kapaliny bude proudit do (2). Množství průtoku kapaliny je úměrné vzdálenosti L mezi oběma konci (1) a (2), to znamená, že čím větší je vzdálenost L, tím větší je množství průtoku kapaliny. V důsledku kapalné disperze se stěna bublinového kapalného filmu ztenčí, což je nepříznivější pro stabilitu bubliny. Čím větší je viskozita kapaliny, tím obtížnější je rozptýlit kapalinu. Proto zvýšení viskozity kapaliny bude nepochybně hrát pozitivní roli ve stabilitě pěny. Pokud se do kapalného reakčního systému přidají některé katalyzátory, které mohou podporovat kapalnou gelovou reakci, aby se urychlila rychlost zvyšování viskozity kapaliny, průtok kapalného filmu se sníží, což je prospěšné pro zvýšení stability pěny. Stejným způsobem, když se teplota materiálového systému zvýší, viskozita kapaliny se sníží, povrchové napětí se sníží a tendence stěny bublinkové kapaliny k tenkému se zvýší, což urychlí prasknutí filmu bublinkové stěny.
Kromě toho je ve stabilizaci pěny také oboustranný elektrický efekt. Například iontové povrchově aktivní látky na obou stranách stěny bublinkové fólie budou v důsledku expanze bublin zachyceny uvnitř a vně kapalného filmu, když je kapalný film tažen. Na povrchu je nabíjecí bariéra. Když je povrch stěny blízko, odpudivá síla obou elektrických vlastností zabrání ztenčení stěny bublinkové fólie a van der Waalsova síla na obou stranách kapalné stěny způsobí, že fólie bublinové stěny bude tenká působením vzájemné přitažlivosti. Ale tato síla je relativně slabá.
