De Vriesは、水相フォームシステムのフォームの安定性に関する研究を行い、ポリウレタンフォームの形成における基本原理といくつかの安定化ポイントを説明しました。
研究では、一定量のガスが単位体積の液相に分散している場合、比較的均一に分散したマイクロセルラーフォームを生成するには、次のように、特定の自由エネルギー（ΔF）をシステムに適用する必要があると考えています。方式。
△F=yA
ここで、ΔFは自由エネルギーです。 yは表面張力です。 Aはバブルインターフェースの総面積です。
液体発泡システムでは、気液界面の表面積が常に減少する傾向があるため、システムに十分な自由エネルギーが与えられていない場合、液相の気泡が合流または崩壊します。 上記の式の原理によれば、シリコーンオイル界面活性剤などの表面張力yを低下させる物質を添加すると、同じエネルギーΔF条件下でより大きな総気泡界面面積（A）を得ることができます。 したがって、人を追加する適切な界面活性剤は、微細な気泡分散液の形成を促進します。
米国のMobayChemicalCompanyは、ポリウレタンフォームの形成プロセスを追跡および観察するために高速度カメラを使用しました。 材料の粘度を徐々に上げる過程で、気泡の形状と体積は時間の経過とともに変化し、気泡の体積は小さいものから大きいものへと変化します。 形状も、五面体と六面体の球形から三次元ネットワーク構造へと徐々に進化していきます。
古典的な理論によれば、発泡プロセスでは、球形の泡のガス圧は周囲の液体の圧力よりも大きくなります。 小さな気泡のガス圧は大きな気泡のガス圧よりも大きく、それらの間の圧力差は△pであり、ΔP'はを表します。
△p=2y/R
△p'=2y(1/R1-1/R2)
ここで、yは表面張力です。 Rはバブル半径です。 R1とR2は、それぞれ小さな気泡と大きな気泡の半径です。
時間の経過とともに、小さな気泡は膨張し、拡散し、大きな気泡に融合し、ガスの形状と体積が徐々に大きくなります。 表面張力を低下させる添加剤を配合に加えると、大気泡と小気泡の圧力差を小さくし、泡の安定性を高め、より微細な気泡を備えた泡構造を作ることができます。
気液二相の反対側として、液体の役割は気泡安定化の議論における別のトピックです。 液体の表面張力に関係なく、純粋な液体で安定した気泡を得るのは不可能です。 比較的安定した気泡を得るには、次の2つの条件を満たす必要があります。
1.システムには少なくとも2つ以上のシステムがあります。
2.システムの1つのコンポーネントは、気泡の表面に優先的に吸着させることができます。 ギブス理論によれば、その表面張力は、吸着された溶質の種類と量によって決まります。
dy =—ΣΓdμ
式では、Γはコンポーネントの化学ポテンシャルです。 μは、コンポーネントの表面過剰です。
上記の関係によれば、一定量の溶質の場合、表面積の増加は表面積の過剰を減少させ、表面張力の増加は表面積、すなわち気泡のさらなる拡大を妨げる。フィルムはさらに薄くなります。 したがって、表面張力を上げると、気泡壁が薄くなるのを防ぎ、気泡の安定性に貢献することができます。
気泡壁フィルム上の液体は、毛細管現象により液体の排出を引き起こします。これは、セルの安定性に影響を与える要因の1つです。
図6-2は、気泡壁部分の拡大断面モデル図です。
ラプラスとヤングの理論によれば、①と②の液体細胞壁膜の圧力は壁膜③の圧力よりも低いため、壁膜③の液体は同時に①、②2に移動します。重力の場合、ほとんどの液体は②に流れます。 液体の流れの量は、①と②の両端間の距離Lに比例します。つまり、距離Lが大きいほど、液体の流れの量は多くなります。 液体の分散の結果、気泡の液膜壁が薄くなり、気泡の安定性に悪影響を及ぼします。 液体の粘度が高いほど、液体を分散させるのが難しくなります。 したがって、液体の粘度の増加は、間違いなく泡の安定性にプラスの役割を果たします。 液体ゲル反応を促進することができるいくつかの触媒を液体反応システムに加えて液体粘度の増加速度を加速すると、液膜の流量が減少し、これは泡の安定性の増加に有益である。 。 同様に、材料系の温度が上昇すると、液体の粘度が低下し、表面張力が低下し、気泡液壁が薄くなる傾向が高まり、気泡壁の破裂が加速します。映画。
さらに、泡の安定化には両面電気効果もあります。 例えば、気泡の膨張により、気泡膜壁の両側のイオン性界面活性剤は、液膜が引っ張られるときに液膜の内側および外側に閉じ込められる。 表面には電荷障壁があります。 壁面が近い場合、2つの電気的性質の反発力により気泡膜壁が薄くなるのを防ぎ、液壁の両側にファンデルワールス力が作用すると気泡壁膜が薄くなります。 。 しかし、この力は比較的弱いです。
