De Vries suv fazali ko'pikli tizimlarda ko'pik barqarorligi bo'yicha tadqiqotlar olib bordi, poliuretan ko'pikini shakllantirishning asosiy tamoyillari va ba'zi stabilizatsiya nuqtalarini ochib berdi.
Tadqiqot shuni ko'rsatadiki, ma'lum hajmdagi gaz suyuqlik fazasining birlik hajmida tarqalganda, nisbatan bir xil tarqalgan mikrohujayrali ko'pik hosil qilish uchun tizimga ma'lum bir erkin energiya (DF) qo'llanilishi kerak, bu quyidagicha ifodalanadi. formula.
△F=yA
bu erda DF - erkin energiya; y - sirt tarangligi; A - pufakcha interfeysining umumiy maydoni.
Suyuq ko'pikli tizimda har doim gaz-suyuqlik interfeysining sirt maydonini pasaytirish tendentsiyasi mavjud bo'lganligi sababli, tizimga etarli darajada bo'sh energiya berilmasa, suyuqlik fazasidagi pufakchalar birlashadi yoki qulab tushadi. Yuqoridagi formulaning printsipiga ko'ra, silikon moyi sirt faol moddalar kabi sirt tarangligini y kamaytiradigan moddalarni qo'shish bir xil energiya DF sharoitida kattaroq umumiy pufakcha interfeys maydonini (A) olishi mumkin. Shuning uchun, odamlarni qo'shish Tegishli sirt faol moddalar nozik pufakchali dispersiyalarning shakllanishiga yordam beradi.
Amerika Qo'shma Shtatlarining Mobay Chemical kompaniyasi poliuretan ko'pikining hosil bo'lish jarayonini kuzatish va kuzatish uchun yuqori tezlikdagi kameradan foydalangan. Materialning viskozitesini bosqichma-bosqich oshirish jarayonida pufakchalarning shakli va hajmi vaqt o'tishi bilan o'zgaradi va pufakchalar hajmi kichikdan kattagacha o'zgaradi. Shakl ham asta-sekin sferikdan besh o'lchamli va olti burchakli tarmoq tuzilishiga o'tadi.
Klassik nazariyaga ko'ra, ko'piklanish jarayonida sferik pufakdagi gaz bosimi atrofdagi suyuqlik bosimidan kattaroqdir; kichik pufakdagi gaz bosimi katta pufakdagidan kattaroq va ular orasidagi bosim farqi △ p va DP' ni ifodalaydi.
△p=2y/R
△p'=2y(1/R1-1/R2)
bu yerda y - sirt tarangligi; R - pufakcha radiusi; R1 va R2 mos ravishda kichik va katta pufakchalarning radiuslari.
Vaqt o'tishi bilan kichik pufakchalar kengayadi, tarqaladi va kattaroq pufakchalarga qo'shilib, gazga tobora kattaroq shakl va hajm beradi. Agar formulaga sirt tarangligini kamaytirishga yordam beradigan qo'shimcha qo'shilsa, u katta va kichik pufakchalar orasidagi bosim farqini kamaytirishga, ko'pikning barqarorligini yaxshilashga va nozik hujayralar bilan ko'pik tuzilishini ishlab chiqarishga yordam beradi.
Ikki fazali gaz-suyuqlikning boshqa tomoni sifatida suyuqlikning roli pufakchani barqarorlashtirishni muhokama qilishda yana bir mavzudir. Suyuqlikning sirt tarangligidan qat'iy nazar, toza suyuqlikda barqaror pufakchalarni olish mumkin emas. Nisbatan barqaror pufakchalarni olish uchun quyidagi ikkita shart bajarilishi kerak:
1. Tizimda kamida ikki yoki undan ortiq tizim mavjud;
2. Tizimning bir komponenti pufak yuzasida afzallik bilan adsorbsiyalanishi mumkin. Gibbs nazariyasiga ko'ra, uning sirt tarangligi adsorbsiyalangan eritmalarning turi va miqdori bilan belgilanadi.
dy=—Sdodm
Formulada D - komponentning kimyoviy potentsiali; m - komponentning sirt ortiqcha qismi.
Yuqoridagi munosabatga ko’ra, ma’lum miqdorda erigan modda bo’lganda sirt maydonining ortishi sirtning ortiqcha miqdorini kamaytiradi, sirt tarangligining oshishi esa sirt maydonining, ya’ni pufakning yanada kengayishiga to’sqinlik qiladi. film yanada yupqalashtiriladi. Shuning uchun sirt tarangligini oshirish qabariq devorining yupqalashishini oldini oladi va pufakning barqarorligiga hissa qo'shadi.
Qabariq devor plyonkasidagi suyuqlik kapillyar ta'sir tufayli suyuqlik drenajini hosil qiladi, bu hujayraning barqarorligiga ta'sir qiluvchi omillardan biridir.
Shakl 6-2 - pufak devor qismining kattalashtirilgan ko'ndalang kesma model ko'rinishi.
Laplas va Yang nazariyasiga ko'ra, suyuqlik hujayra devori membranasining ① va ② dagi bosimi devor membranasidagi ③ bosimidan past bo'lganligi sababli, devor membranasidagi suyuqlik ③ ①, ② ikkiga harakat qiladi. Shu bilan birga, ta'sir tufayli. tortishish kuchi bo'lsa, suyuqlikning katta qismi ② ga oqib chiqadi. Suyuqlik oqimining miqdori ① va ② ning ikki uchi orasidagi L masofaga proporsionaldir, ya'ni L masofa qanchalik katta bo'lsa, suyuqlik oqimining miqdori shunchalik ko'p bo'ladi. Suyuqlikning tarqalishi natijasida qabariq suyuq plyonka devori yupqaroq bo'ladi, bu esa pufakning barqarorligi uchun noqulayroqdir. Suyuqlikning viskozitesi qanchalik katta bo'lsa, suyuqlikni tarqatish shunchalik qiyin bo'ladi. Shuning uchun suyuqlikning yopishqoqligining oshishi, shubhasiz, ko'pikning barqarorligida ijobiy rol o'ynaydi. Suyuqlik yopishqoqligining o'sish tezligini tezlashtirish uchun suyuq jel reaktsiyasini ta'minlaydigan ba'zi katalizatorlar suyuqlik reaktsiyasi tizimiga qo'shilsa, suyuqlik plyonkasining oqim tezligi kamayadi, bu ko'pikning barqarorligini oshirish uchun foydalidir. . Xuddi shu tarzda, material tizimining harorati ko'tarilganda, suyuqlikning viskozitesi pasayadi, sirt tarangligi pasayadi va qabariq suyuqlik devorining yupqalash tendentsiyasi ortadi, bu esa qabariq devorining yorilishini tezlashtiradi. film.
Bundan tashqari, ko'pikni barqarorlashtirishda ikki tomonlama elektr ta'siri ham mavjud. Masalan, pufakchali plyonka devorining har ikki tomonidagi ionli sirt faol moddalar, pufakchalarning kengayishi tufayli, suyuq plyonka tortilganda suyuqlik plyonkasi ichida va tashqarisida ushlanib qoladi. Sirtda zaryad to'sig'i mavjud. Devor yuzasi yaqin bo'lganda, ikkita elektr xususiyatining itaruvchi kuchi pufak plyonkasi devorining yupqalashishiga to'sqinlik qiladi va suyuqlik devorining har ikki tomonidagi Van der Waals kuchi o'zaro tortishish ta'sirida qabariq devor plyonkasini yupqa qiladi. . Ammo bu kuch nisbatan zaifdir.
