De Vries on uurinud vahtude stabiilsust veefaasi vahtsüsteemides, selgitades polüuretaanivahu moodustumise aluspõhimõtteid ja mõningaid stabiliseerimispunkte.
Uuringus leitakse, et kui teatud kogus gaasi hajutatakse vedela faasi ühiku mahus, tuleb suhteliselt ühtlaselt hajutatud mikrotsellulaarse vahu tootmiseks süsteemile rakendada teatud vaba energiat (ΔF), mida väljendab järgmine valem.
△F=yA
kus ΔF on vaba energia; y on pindpinevus; A on mulliliidese kogupind.
Kuna vedelas vahtsüsteemis on alati kalduvus, et gaasi-vedeliku liidese pindala väheneb, kui süsteemile ei anta piisavalt vaba energiat, siis vedela faasi mullid ühinevad või varisevad kokku. Ülaltoodud valemi põhimõtte kohaselt võib pindpinevust vähendavate ainete, näiteks silikoonõli pindaktiivsete ainete lisamine saada suurema mulliliidese kogupindala (A) sama energia ΔF tingimustes. Seetõttu hõlbustavad inimeste lisamine Sobivad pindaktiivsed ained peente mullide dispersioonide moodustumist.
Ameerika Ühendriikide Mobay Chemical Company kasutas polüuretaanivahu moodustumisprotsessi jälgimiseks ja jälgimiseks kiiret kaamerat. Materjali viskoossuse järkjärgulise suurendamise protsessis muutub mullide kuju ja maht aja jooksul ning mullide maht muutub väikestest suurteks. Kuju areneb järk-järgult ka pentahedroni ja heksahedroni sfäärilisest kolmemõõtmelisest võrgustruktuurist.
Klassikalise teooria kohaselt on vahutamisprotsessis sfäärilise mulli gaasirõhk suurem kui ümbritseva vedeliku rõhk; gaasirõhk väikeses mullis on suurem kui suures mullis ja rõhuerinevus nende vahel on △ p ja ΔP" tähistab.
△p=2y/R
△p'=2y(1/R1-1/R2)
kus y on pindpinevus; R on mulli raadius; R1 ja R2 on vastavalt väikeste ja suurte mullide raadiused.
Aja jooksul väikesed mullid laienevad, hajuvad ja ühinevad suuremateks mullideks, andes gaasile järk-järgult suurema kuju ja mahu. Kui valemile lisatakse pinnapingete vähendamiseks soodustav lisaaine, aitab see vähendada suurte ja väikeste mullide rõhu erinevust, parandada vahu stabiilsust ja toota peenemate rakkudega vahtstruktuuri.
Gaasi-vedeliku kahefaasilise teise küljena on vedeliku roll mullide stabiliseerimise arutelus teine teema. Puhtas vedelikus ei ole võimalik saada stabiilseid mulle, olenemata vedeliku pindpinevusest. Suhteliselt stabiilsete mullide saamiseks peavad olema täidetud järgmised kaks tingimust:
1. Süsteemis on vähemalt kaks või enam süsteemi;
2. Süsteemi ühte komponenti saab eelistatult adsorbeerida mulli pinnale. Gibbsi teooria kohaselt määrab selle pindpinevuse adsorbeeritud lahustunud rasvade tüüp ja kogus.
dy=—ΣΓdμ
Valemis on Γ komponendi keemiline potentsiaal; μ on komponendi pinna üleliigne.
Ülaltoodud suhte kohaselt vähendab teatud koguse lahustumise korral pindala suurenemine pinna ülejääki ja pindpinevuse suurenemine takistab pindala edasist laienemist, st mullikilet lahjendatakse veelgi. Seetõttu võib pindpinevuse suurendamine takistada mulliseina hõrenemist ja aidata kaasa mulli stabiilsusele.
Mulliseina kile vedelik toodab kapillaaride toime tõttu vedelat äravoolu, mis on üks raku stabiilsust mõjutavaid tegureid.
Joonis 6-2 on mulliseina osa laiendatud ristlõikeline mudelivaade.
Laplace'i ja Youngi teooria kohaselt, kuna vedela raku seinamembraani rõhk (1) ja 2) on madalam kui rõhk seinamembraanil (3), liigub seinamembraani (3) vedelik (3) 1), 2) kahele Samal ajal voolab raskusjõu mõju tõttu suurem osa vedelikust (2). Vedeliku vooluhulk on proportsionaalne vahemaaga L kahe otsa (1) ja (2) vahel, st mida suurem on kaugus L, seda suurem on vedeliku vooluhulk. Vedeliku dispersiooni tulemusena muutub mulli vedel kilesein õhemaks, mis on mulli stabiilsusele ebasoodsam. Mida suurem on vedeliku viskoossus, seda raskem on vedelikku hajutada. Seetõttu mängib vedeliku viskoossuse suurenemine vahu stabiilsuses kahtlemata positiivset rolli. Kui vedela viskoossuse suurenemise kiirendamiseks lisatakse vedelale geelireaktsioonile mõned katalüsaatorid, mis võivad soodustada vedela geeli reaktsiooni, väheneb vedela kile voolukiirus, mis on kasulik vahu stabiilsuse suurendamiseks. Samamoodi, kui materjalisüsteemi temperatuur suureneb, väheneb vedeliku viskoossus, väheneb pindpinevus ja suureneb mullivedeliku seina kalduvus õhukeseks, mis kiirendab mulliseina kile purunemist.
Lisaks on vahu stabiliseerimisel ka kahepoolne elektriline efekt. Näiteks on mullide paisumise tõttu mullide seina mõlemal küljel olevad ioonilised pindaktiivsed ained vedela kile tõmbamisel vedela kile sees ja väljaspool seda. Pinnal on laengutõke. Kui seinapind on lähedal, takistab kahe elektrilise omaduse eemaletõukav jõud mullikile seina hõrenemist ja van der Waalsi jõud mõlemal pool vedelat seina muudab mulliseina kile õhukeseks vastastikuse atraktiivsuse toimel. Kuid see jõud on suhteliselt nõrk.
