"De Vries" atliko putų stabilumo vandens fazės putų sistemose tyrimus, išaiškindama pagrindinius principus ir kai kuriuos stabilizavimo taškus poliuretano putų susidaryme.
Tyrimas mano, kad kai tam tikras dujų tūris yra išsklaidytas skystos fazės vieneto tūryje, siekiant pagaminti santykinai tolygiai išsklaidytą mikroląstelinį putą, sistemai turi būti taikoma tam tikra laisva energija (ΔF), išreikšta toliau pateikta formule.
△F =yA
kur ΔF yra laisva energija; y yra paviršiaus įtempimas; A yra bendras burbulo sąsajos plotas.
Kadangi skystųjų putų sistemoje visada yra tendencija, kad dujų ir skysčio sąsajos paviršiaus plotas mažėja, jei sistemai nesuteikiama pakankamai laisvos energijos, skysčio fazės burbuliukai susilies arba žlugs. Pagal pirmiau minėtos formulės principą, pridedant medžiagų, mažinančių paviršiaus įtempimą y, pvz., Silikono alyvos aktyviųjų paviršiaus medžiagų, galima gauti didesnį bendrą burbulo sąsajos plotą (A) tomis pačiomis energijos ΔF sąlygomis. Todėl, pridedant žmonių Tinkamos aktyviosios paviršiaus medžiagos palengvina smulkių burbulų dispersijų susidarymą.
Jungtinių Amerikos Valstijų "Mobay Chemical Company" naudojo didelės spartos kamerą, kad stebėtų ir stebėtų poliuretano putų susidarymo procesą. Palaipsniui didinant medžiagos klampumą, burbuliukų forma ir tūris pasikeis laikui bėgant, o burbuliukų tūris pasikeis iš mažų į didelius. Forma taip pat palaipsniui vystosi nuo sferinės iki trimatės pentahedrono ir šešiakampio tinklo struktūros.
Pagal klasikinę teoriją putojimo procese dujų slėgis sferiniame burbule yra didesnis nei aplinkinio skysčio slėgis; dujų slėgis mažame burbule yra didesnis nei dideliame burbule, o slėgio skirtumas tarp jų yra △ p ir ΔP'.
△p =2y/R
△p'=2y(1/R1-1/R2)
kur y yra paviršiaus įtempimas; R yra burbulo spindulys; R1 ir R2 yra mažų ir didelių burbuliukų spinduliai.
Laikui bėgant maži burbuliukai plečiasi, išsisklaido ir susilieja į didesnius burbuliukus, suteikdami dujoms vis didesnę formą ir tūrį. Jei į formulę pridedamas priedas, padedantis sumažinti paviršiaus įtempimą, tai padės sumažinti slėgio skirtumą tarp didelių ir mažų burbuliukų, pagerinti putų stabilumą ir sukurti putų struktūrą su smulkesnėmis ląstelėmis.
Kaip ir kita dujų skysčio dviejų fazių pusė, skysčio vaidmuo yra dar viena tema diskutuojant apie burbulų stabilizavimą. Neįmanoma gauti stabilių burbuliukų gryname skystyje, nepriklausomai nuo skysčio paviršiaus įtempimo. Norint gauti santykinai stabilius burbuliukus, turi būti įvykdytos šios dvi sąlygos:
1. Sistemoje yra bent dvi ar daugiau sistemų;
2. Vienas sistemos komponentas gali būti preferenciškai adsorbuojamas burbulo paviršiuje. Pagal Gibbso teoriją, jo paviršiaus įtempimą lemia adsorbuotų tirpalų tipas ir kiekis.
dy=—ΣΓdμ
Formulėje Γ yra komponento cheminis potencialas; μ yra komponento paviršiaus perteklius.
Pagal pirmiau minėtą ryšį, esant tam tikram tirpalo kiekiui, paviršiaus ploto padidėjimas sumažins paviršiaus perteklių, o paviršiaus įtempimo padidėjimas trukdys tolesniam paviršiaus ploto išplėtimui, ty burbulo plėvelė bus toliau skiedžiama. Todėl paviršiaus įtempimo didinimas gali užkirsti kelią burbulo sienos retinimui ir prisidėti prie burbulo stabilumo.
Skystis ant burbulinės sienos plėvelės gamins skystą drenažą dėl kapiliarų veikimo, kuris yra vienas iš veiksnių, turinčių įtakos ląstelės stabilumui.
6-2 paveikslas yra padidintas rutulinės sienos dalies skerspjūvio modelio vaizdas.
Pagal Laplaso ir Youngo teoriją, kadangi skystųjų ląstelių sienelių membranos slėgis (1) ir (2) yra mažesnis už slėgį sieninėje membranoje (3), skystis sieninėje membranoje (3) juda į (1), 2) du Tuo pačiu metu dėl gravitacijos poveikio didžioji dalis skysčio tekės į (2). Skysčio srauto kiekis yra proporcingas atstumui L tarp dviejų (1) ir (2) galų, ty kuo didesnis atstumas L, tuo didesnis skysčio srautas. Dėl skystos dispersijos burbulo skystos plėvelės siena taps plonesnė, o tai yra nepalankiau burbulo stabilumui. Kuo didesnis skysčio klampumas, tuo sunkiau išsklaidyti skystį. Todėl skysčio klampumo padidėjimas neabejotinai turės teigiamą vaidmenį putų stabilumui. Jei kai kurie katalizatoriai, galintys skatinti skysto gelio reakciją, pridedami prie skystos reakcijos sistemos, kad pagreitintų skysčio klampumo padidėjimą, skystos plėvelės srautas bus sumažintas, o tai naudinga putų stabilumo padidėjimui. Taip pat, kai medžiagos sistemos temperatūra didėja, skysčio klampumas sumažės, paviršiaus įtempimas sumažės, o burbulo skystos sienos tendencija plonėti padidės, o tai pagreitins burbulinės sienos plėvelės plyšimą.
Be to, putų stabilizavime taip pat yra dvipusis elektrinis poveikis. Pavyzdžiui, joninės aktyviosios paviršiaus medžiagos abiejose burbulinės plėvelės sienos pusėse dėl burbuliukų išsiplėtimo bus įstrigusios skystos plėvelės viduje ir išorėje, kai ištraukiama skysta plėvelė. Ant paviršiaus yra įkrovimo barjeras. Kai sienos paviršius yra arti, dviejų elektrinių savybių atstumianti jėga neleis burbulinės plėvelės sienai retinti, o van der Waals jėga abiejose skystos sienos pusėse padarys burbulinės sienos plėvelę ploną pagal abipusį patrauklumą. Tačiau ši jėga yra gana silpna.
