Comportamiento reológico de disoluciones acuosas de surfactantes comerciales no iónicos

Resumen

El estudio de la dependencia del comportamiento reológico y la viscosidad con la concentración y la temperatura se ha relacionado con el comportamiento fásico. Los cambios estructurales inducidos por la variación de la concentración y de la temperatura se han analizado determinando la energía de activación del flujo para cada tensioactivo a cada una de las concentraciones ensayadas. Cuando se han encontrado comportamientos no newtonianos se ha estudiado la variación de la energía de activación del flujo con la velocidad de cizalla. Para establecer la relación entre el comportamiento reológico y las diferentes formas estructurales que aparecen en las disoluciones, dispersiones o mezclas, tensioactivo/agua, ha sido necesario establecer los diagramas de fase binarios tensioactivo/agua, bien obteniéndolos de la bibliografía, bien de trabajos anteriores, o determinándolos específicamente para este trabajo. El estudio conjunto de los diagramas de fase y del comportamiento reológico de las disoluciones a las distintas concentraciones y temperaturas permitirá caracterizar las distintas fases observadas. Las disoluciones de tensioactivos muestran diferentes comportamientos fásicos que dependen de la estructura o la microestructura que formen en disolución. Las formas estructurales pueden determinar un tipo u otro de comportamiento reológico y viceversa; por otro lado, un comportamiento reológico determinado puede informarnos de las características estructurales de una disolución de tensioactivo. Los datos obtenidos para el esfuerzo cortante, ¿, en función, de la velocidad de cizalla, ¿, se han relacionado con la viscosidad, ¿. Cuando ¿ permanece constante en todo el rango de velocidades de cizalla el comportamiento es newtoniano. Cuando la viscosidad varía con la velocidad de cizalla se han ajustado los valores obtenidos a la ecuación de Carreau-Yasuda. A partir de los valores de viscosidad obtenidos para cada concentración se ha establecido la dependencia de la viscosidad con la concentración en peso seco, C, a cada una de las temperaturas estudiadas, estableciendo la ecuación de ajuste, h=f(C), para cada tensioactivo Los cambios de temperatura afectan a los valores de la viscosidad. Para estudiar esta dependencia se ha usado la ley de Arrhenius (Ecuación de Andrade). Los cambios en la energía de activación de cizalla para una concentración, y en el rango de temperaturas estudiado, pueden indicar cambios en el comportamiento de fase con la temperatura. Cuando el signo de la energía de activación de cizalla es negativo en un rango de temperaturas indica que la viscosidad aumenta con el aumento de la temperatura. Cuando se han detectado comportamientos no newtonianos se ha estudiado la dependencia de la energía de activación con la velocidad de cizalla. Para determinar esta dependencia se han utilizado los valores de viscosidad calculados a distintas velocidades de cizalla, de acuerdo con el modelo de Carreau-Yasuda. Posteriormente se ha aplicado la ecuación de Andrade a datos obtenidos a una velocidad de cizalla y una concentración dada obteniéndose la energía de activación en cada caso. Los valores obtenidos de energía de activación se han ajustado con la velocidad de cizalla, de acuerdo con la Teoría cinética de Eyring. El comportamiento reológico está determinado por el tipo de estructura micelar o cristalina existente en la mezcla o disolución tensioactivo-agua. La longitud de la cadena alquílica, el tipo y tamaño del grupo polar, y el balance hidrófilo/lipófilo (HLB) son determinantes de las estructuras micelares y las fases presentes en las disoluciones de tensioactivo-agua. A su vez, el comportamiento fásico depende de la temperatura y la concentración.