De Vries je proveo istraživanje stabilnosti pjene u sustavima pjene u vodenoj fazi pjene, izlažući osnovne principe i neke točke stabilizacije u stvaranju poliuretanske pjene.
Istraživanje smatra da kada se određeni volumen plina rasprši u jediničnom volumenu tekuće faze, kako bi se proizvela relativno ravnomjerno raspršena mikrocelularna pjena, na sustav se mora primijeniti određena slobodna energija (ΔF), izraženo sljedećom formulom.
△F=yA
gdje je ΔF slobodna energija; y je površinska napetost; A je ukupna površina sučelja mjehurića.
Budući da u sustavu tekuće pjene uvijek postoji tendencija smanjenja površine plinsko-tekućeg sučelja, ako se sustavu ne daje dovoljno slobodne energije, mjehurići u tekućoj fazi će se spojiti ili srušiti. Prema principu gore navedene formule, dodavanje tvari koje smanjuju površinsku napetost y, kao što su silikonske uljne površinski aktivne tvari, može dobiti veće ukupno područje sučelja mjehurića (A) pod istim energetskim uvjetima ΔF. Stoga, dodavanje ljudi Odgovarajuće površinski aktivne tvari olakšavaju stvaranje finih disperzija mjehurića.
Mobay Chemical Company iz Sjedinjenih Država koristila je kameru velike brzine za praćenje i promatranje procesa stvaranja poliuretanske pjene. U procesu postupnog povećanja viskoznosti materijala, oblik i volumen mjehurića promijenit će se s povećanjem vremena, a volumen mjehurića će se promijeniti iz malog u veliki. Oblik se također postupno razvija od sferne do trodimenzionalne mrežne strukture pentaedra i heksaedra.
Prema klasičnoj teoriji, u procesu pjenjenja tlak plina u sfernom mjehuriću veći je od tlaka okolne tekućine; tlak plina u malom mjehuriću veći je od tlaka u velikom mjehuriću, a razlika tlaka između njih je △ p i ΔP' predstavljaju.
△p=2y/R
△p'=2y(1/R1-1/R2)
gdje je y površinska napetost; R je radijus mjehurića; R1 i R2 su radijusi malih i velikih mjehurića.
S vremenom se mali mjehurići šire, raspršuju i stapaju u veće mjehuriće, dajući plinu progresivno veći oblik i volumen. Ako se formuli doda aditiv koji pogoduje smanjenju površinske napetosti, to će pomoći smanjiti razliku tlaka između velikih i malih mjehurića, poboljšati stabilnost pjene i proizvesti strukturu pjene s finijim stanicama.
Kao i druga strana plinsko-tekuće dvofazne faze, uloga tekućine još je jedna tema u raspravi o stabilizaciji mjehurića. Nemoguće je dobiti stabilne mjehuriće u čistoj tekućini, bez obzira na površinsku napetost tekućine. Da biste dobili relativno stabilne mjehuriće, moraju biti ispunjena sljedeća dva uvjeta:
1. U sustavu postoje najmanje dva ili više sustava;
2. Jedna komponenta sustava može se preferencijalno adsorbirati na površini mjehurića. Prema Gibbsovoj teoriji, njegova površinska napetost određena je vrstom i količinom adsorbiranih solutesa.
dy=—ΣΓdμ
U formuli, Γ je kemijski potencijal komponente; μ je površinski višak komponente.
Prema gore navedenom odnosu, u slučaju određene količine otopljene tvari, povećanje površine smanjit će površinski višak, a povećanje površinske napetosti ometat će daljnje širenje površine, odnosno film mjehurića će se dodatno razrijediti. Stoga povećanje površinske napetosti može spriječiti stanjivanje stijenke mjehurića i pridonijeti stabilnosti mjehurića.
Tekućina na zidnom filmu mjehurića proizvest će tekuću drenažu zbog kapilarnog djelovanja, što je jedan od čimbenika koji utječu na stabilnost stanice.
Slika 6-2 je povećani prikaz modela poprečnog presjeka dijela zida mjehurića.
Prema Laplaceovoj i Youngovoj teoriji, budući da je tlak membrane tekuće stanične stijenke na (1) i (2) niži od tlaka na zidnoj membrani (3), tekućina na zidnoj membrani (3) prelazi na (1), (2) dva U isto vrijeme, zbog utjecaja gravitacije, većina tekućine će teći do (2). Količina protoka tekućine proporcionalna je udaljenosti L između dva kraja (1) i (2), odnosno što je veća udaljenost L, to je veća količina protoka tekućine. Kao rezultat tekuće disperzije, zid tekućeg filma mjehurića postat će tanji, što je nepovoljnije za stabilnost mjehurića. Što je veća viskoznost tekućine, to je teže raspršiti tekućinu. Stoga će povećanje viskoznosti tekućine nesumnjivo igrati pozitivnu ulogu u stabilnosti pjene. Ako se u sustav tekuće reakcije dodaju neki katalizatori koji mogu potaknuti reakciju tekućeg gela kako bi se ubrzala brzina povećanja viskoznosti tekućine, smanjit će se protok tekućeg filma, što je korisno za povećanje stabilnosti pjene. Na isti način, kada se temperatura materijalnog sustava poveća, viskoznost tekućine će se smanjiti, površinska napetost će se smanjiti, a tendencija mjehurića tekućeg zida da se razrijedi će se povećati, što će ubrzati rupturu filma zida mjehurića.
Osim toga, tu je i dvostrani električni učinak u stabilizaciji pjene. Na primjer, ionske površinski aktivne tvari s obje strane zida mjehurićastog filma, zbog širenja mjehurića, bit će zarobljene unutar i izvan tekućeg filma kada se izvuče tekući film. Na površini se nalazi barijera za punjenje. Kada je površina zida blizu, odbojna sila dvaju električnih svojstava spriječit će stanjivanje zida mjehurićastog filma, a van der Waalsova sila s obje strane tekućeg zida učinit će film zida mjehurića tankim pod djelovanjem međusobne privlačnosti. Ali ova sila je relativno slaba.
