乳液或悬浮液的长时间稳定性是由零剪切粘度、还是由屈服应力控制,取决于其微观结构。长时间尺度下的微观结构状态很重要,因为最终任何的分散相在长的储存时间下都会面对这一问题。判定这一问题,以及材料的低剪切(零剪切)粘度高低的一种方式是蠕变测试。测试方法为在一个长的时间尺度下应用恒定的应力,监测由此产生的应变或柔量(应变/应力)随时间的变化。纯粹粘性的材料将显示柔量随时间的线性增加,即出现代表流动性的稳态粘性响应。与此相对,固体的柔量瞬间达到最大值并保持恒定,这是弹性响应的表现。 对于粘弹性材料,其响应是粘性与弹性效应的结合。其在长时间下的响应过程将体现它是拥有屈服应力(弹性),或稳态粘滞响应(粘性)。如果材料表现为稳态粘性响应,零剪切粘度则仅由柔量对时间谱图的斜率的倒数来决定。 实验 -分析了两种商品化的沐浴露产品。一种只包含表面活性剂,另一种包含表面活性剂与缔合增稠剂。
上海保圣RH-30流变仪采用标准流程加载样品,确保对所有样品进行一致、可控的加载。 除非特别说明,所有的流变测量均在25℃下进行。 执行了应力控制的振幅扫描,以测量线性粘弹性区域的长度,并确定合适的、应用于后续蠕变测试的应力值。 在LVER范围内,使用预定义的应力值,执行了蠕变测试 -- 其最终条件设为达到一定阈值范围内的稳定状态。 使用“从蠕变数据获取零剪切粘度”功能进行数据分析。 使用测试得到的粘度,结合用户输入的变量,以进行粒子表征。 以对数坐标的形式显示了两种沐浴露产品的蠕变响应。很明显,两种产品表现出相似的起始阶段弹性响应,然而,其后的延迟弹性响应存在差异,这可以从达到稳态所需的时间尺度观察到。这一测试设定的稳态偏差范围为60s内±1%。很明显,样品A几乎立刻显示了稳态行为,样品B则存在一些残余弹性。
以线性坐标显示了同一测试结果。这使得区分柔量对时间谱图的斜率差异性更为容易。由于η0由曲线稳态部分的斜率倒数所给出,那么很明显,样品B的零剪切模量将比样品A更大。这些数值在软件中自动计算,对于样品A与B,其值分别为6 Pas与12 Pas。根据方程1,这意味着对于具有相同粒子与体积比的悬浮液,样品B的沉降速率仅为样品A的一半。这些粘度数据是否足以给出有效的稳定性,取决于比尺寸、密度、分散相的体积,这些都需要使用独立的技术测量得到。 蠕变测试是一种有效的用于测定材料的零剪切粘度的方法,可用于评估悬浮液的稳定性。在这一测试中,已经显示对以表面活性剂为主成分的沐浴露,在具有同样的悬浮粒子与体积含量的情况下,若添加少量的缔合增稠剂,其零剪切粘度将加倍,沉降速率则降至一半。