Ein patentiertes System zur Messung der Rheologie und Viskoelastizität von Luft-Flüssigkeits- und Flüssigkeits-Flüssigkeits-Grenzflächen.
Rheometer werden in der Regel zur Messung der wesentlichen dreidimensionalen Materialeigenschaften verwendet. Viele Materialien wie Arzneimittel, Lebensmittel, Körperpflegeprodukte und Beschichtungen beinhalten jedoch oft auch Flüssigkeits-Flüssigkeits- oder Gas-Flüssigkeits-Grenzflächen mit unterschiedlichen rheologischen Eigenschaften. In diesen Fällen können die Eigenschaften dieser zweidimensionalen Grenzflächen entscheidende Informationen über die Grenzflächen-Dynamik und den Beitrag der Struktur zu den Eigenschaften der gesamten Probe liefern. Das patentierte Doppelspaltring- (Double wall ring, DWR)-System für die ARES-G2- und ARES-G3-Rheometer bietet eine spezielle Geometrie für die quantitative Grenzflächenviskosität und die viskoelastische Charakterisierung über die breitesten Messbereiche.
Technologie
Das Grenzflächenzubehör für die ARES-G2- und ARES-G3-Rheometer besteht aus einem patentierten Platin-Iridium-Messring, der mit einem speziell entwickelten Delrin-Trog kombiniert wird. Diese Materialien wurden aufgrund ihrer inerten Chemie und ihrer einfachen Reinigung ausgewählt. Der Trog verfügt über die einzigartige Doppelwandgeometrie, um gut definierte Grenzflächen-Scherflächen auf beiden Seiten der Geometrieoberfläche für eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber der viskoelastischen Reaktion an Flüssigkeits-Luft- oder Flüssigkeits-Gas-Grenzflächen zu bieten.
Der Double Wall Ring ermöglicht quantitative viskoelastische Messungen, da die Grenzfläche an den diamantförmigen Querschnitt des Geometrie-Rings „geheftet“ ist. Dieser patentierte Ring (Patent-Nr. 7,926,326) hat einen Durchmesser von 60 mm und wurde für einfache Handhabung und maximale Sensitivität entwickelt. Die Verwendung der Double Wall Ring-Geometrie ermöglicht die Messung der Oberflächenviskosität bei Grenzflächenviskositäten von bis zu 10-5 Pa.s.m ohne komplizierte Subphasenkorrekturen. Oszillationsmessungen sind aufgrund des einzigartigen Separate Motor and Transducer (SMT)-Designs des ARES-Rheometers, das Artefakte aufgrund von Instrumententrägheit minimiert, im breitesten Frequenzbereich aller rheologischen Grenzflächen-Systeme möglich.
Grenzflächeneigenschaften von SPAN 65 an einer Wasser-Dodecan-Grenzfläche
SPAN 65 ist ein komplexes Tensid mit einer nichtlinearen Architektur, das sich selektiv an der Grenzfläche zwischen Wasser und Dodecan anreichert und eine viskoelastische Monoschicht bildet. Die Abbildungen zeigen die Grenzflächeneigenschaften dieser Monoschicht, wie sie mit dem Double Wall Ring des ARES-G2- und ARES-G3-Rheometers charakterisiert wurden. Die Abbildung links zeigt die Entwicklung der Grenzflächenbildung über 70 Minuten, hervorgehoben durch den stetigen Anstieg des Speichermoduls in diesem Zeitraum. Der viskoelastische Charakter der Grenzflächenanordnung wird in den Frequenztestdaten auf der rechten Seite quantifiziert. Das Vorhandensein eines deutlichen Modulübergangs bei 0,2 rad/s und ein dominanter elastischer Charakter bei höheren Frequenzen zeigen die starke Grenzflächenstruktur. Die Qualität der Daten zeigt deutlich die unübertroffenen Vorteile der hochempfindlichen, trägheitsfreien Messungen des ARES-Rheometers für die viskoelastische Charakterisierung von schwach strukturierten Grenzflächen bei Frequenzen von bis zu 100 rad/s.
