De Vries telah melakukan penelitian tentang stabilitas busa dalam sistem busa fase air, menguraikan prinsip-prinsip dasar dan beberapa titik stabilisasi dalam pembentukan busa poliuretan.
Penelitian ini percaya bahwa ketika volume gas tertentu tersebar dalam volume satuan fase cair, untuk menghasilkan busa mikroseluler yang tersebar relatif seragam, energi bebas tertentu (ΔF) harus diterapkan pada sistem, seperti yang dinyatakan oleh rumus berikut.
△F=yA
di mana ΔF adalah energi bebas; y adalah tegangan permukaan; A adalah area total antarmuka gelembung.
Karena dalam sistem busa cair, selalu ada kecenderungan untuk luas permukaan antarmuka gas-cair menurun, jika sistem tidak diberi energi bebas yang cukup, gelembung dalam fase cair akan bergabung atau runtuh. Menurut prinsip rumus di atas, menambahkan zat yang mengurangi tegangan permukaan y, seperti surfaktan minyak silikon, dapat memperoleh area antarmuka gelembung total yang lebih besar (A) di bawah kondisi ΔF energi yang sama. Oleh karena itu, menambahkan orang Surfaktan yang tepat memfasilitasi pembentukan dispersi gelembung halus.
Mobay Chemical Company dari Amerika Serikat menggunakan kamera berkecepatan tinggi untuk melacak dan mengamati proses pembentukan busa poliuretan. Dalam proses meningkatkan viskositas material secara bertahap, bentuk dan volume gelembung akan berubah seiring bertambahnya waktu, dan volume gelembung akan berubah dari kecil menjadi besar. Bentuknya juga secara bertahap berkembang dari struktur jaringan bola ke tiga dimensi pentahedron dan hexahedron.
Menurut teori klasik, dalam proses berbusa, tekanan gas dalam gelembung bola lebih besar dari tekanan cairan di sekitarnya; tekanan gas dalam gelembung kecil lebih besar dari yang ada di gelembung besar, dan perbedaan tekanan di antara mereka adalah △ p dan ΔP 'mewakili.
△p=2y/R
△p'=2y(1/R1-1/R2)
di mana y adalah tegangan permukaan; R adalah radius gelembung; R1 dan R2 adalah jari-jari gelembung kecil dan besar, masing-masing.
Seiring waktu, gelembung kecil mengembang, menyebar dan bergabung menjadi gelembung yang lebih besar, memberikan gas bentuk dan volume yang semakin besar. Jika aditif yang kondusif untuk mengurangi tegangan permukaan ditambahkan ke formula, itu akan membantu mengurangi perbedaan tekanan antara gelembung besar dan kecil, meningkatkan stabilitas busa, dan menghasilkan struktur busa dengan sel-sel yang lebih halus.
Sebagai sisi lain dari dua fase gas-cair, peran cairan adalah topik lain dalam diskusi stabilisasi gelembung. Tidak mungkin untuk mendapatkan gelembung stabil dalam cairan murni, terlepas dari tegangan permukaan cairan. Untuk mendapatkan gelembung yang relatif stabil, dua kondisi berikut harus dipenuhi:
1. Setidaknya ada dua atau lebih sistem dalam sistem;
2. Salah satu komponen sistem dapat diserap secara istimewa di permukaan gelembung. Menurut teori Gibbs, tegangan permukaannya ditentukan oleh jenis dan jumlah zat terlarut yang diserap.
dy=—ΣΓdμ
Dalam rumusnya, Γ adalah potensi kimia komponen; μ adalah kelebihan permukaan komponen.
Menurut hubungan di atas, dalam kasus sejumlah zat terlarut, peningkatan luas permukaan akan mengurangi kelebihan permukaan, dan peningkatan tegangan permukaan akan menghambat perluasan lebih lanjut dari luas permukaan, yaitu, film gelembung akan semakin menipis. Oleh karena itu, meningkatkan tegangan permukaan dapat mencegah penipisan dinding gelembung dan berkontribusi pada stabilitas gelembung.
Cairan pada film dinding gelembung akan menghasilkan drainase cair karena aksi kapiler, yang merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi stabilitas sel.
Gambar 6-2 adalah tampilan model penampang yang diperbesar dari bagian dinding gelembung.
Menurut teori Laplace dan Young, karena tekanan membran dinding sel cair pada (1) dan (2) lebih rendah dari tekanan pada membran dinding (3), cairan pada membran dinding (3) bergerak ke (1), (2) dua Pada saat yang sama, karena pengaruh gravitasi, sebagian besar cairan akan mengalir ke (2). Jumlah aliran cair sebanding dengan jarak L antara dua ujung (1) dan (2), yaitu, semakin besar jarak L, semakin besar jumlah aliran cair. Sebagai hasil dari dispersi cair, dinding film cair gelembung akan menjadi lebih tipis, yang lebih tidak menguntungkan bagi stabilitas gelembung. Semakin besar viskositas cairan, semakin sulit untuk membubarkan cairan. Oleh karena itu, peningkatan viskositas cairan tidak diragukan lagi akan memainkan peran positif dalam stabilitas busa. Jika beberapa katalis yang dapat mempromosikan reaksi gel cair ditambahkan ke sistem reaksi cair untuk mempercepat laju peningkatan viskositas cair, laju aliran film cair akan berkurang, yang bermanfaat bagi peningkatan stabilitas busa. Dengan cara yang sama, ketika suhu sistem material meningkat, viskositas cairan akan berkurang, tegangan permukaan akan berkurang, dan kecenderungan dinding cair gelembung menjadi tipis akan meningkat, yang akan mempercepat pecahnya film dinding gelembung.
Selain itu, ada juga efek listrik dua sisi dalam stabilisasi busa. Misalnya, surfaktan ionik di kedua sisi dinding film gelembung, karena perluasan gelembung, akan terperangkap di dalam dan di luar film cair ketika film cair ditarik. Ada penghalang muatan di permukaan. Ketika permukaan dinding dekat, gaya tolak dari dua sifat listrik akan mencegah dinding film gelembung menipis, dan gaya van der Waals di kedua sisi dinding cair akan membuat film dinding gelembung tipis di bawah aksi saling tarik-tarik. Tetapi kekuatan ini relatif lemah.
