Fabricación de espuma
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¿Cómo hacer mucha espuma con mucha facilidad? Resulta sorprendentemente difícil encontrar una receta para el éxito, con muchos factores que lo complican. Si le preocupa la fabricación de espuma, siéntese, relájese y disfrute de la lectura. La actualización de 2020 más adelante en la página proporciona un resumen de última generación que dice, sí, es complicado, pero las reglas prácticas no son demasiado difíciles. También he añadido una sección sobre diferentes métodos de fabricación de espuma, basada en lo que he aprendido en los últimos años.
Es trivialmente fácil hacer una espuma: solo mezcle aire y líquido con algo de energía y se formarán burbujas. Si estas burbujas alcanzan la superficie con una fracción líquida ε en el rango de 0,1 a 0,2, entonces son un kugelschaum («kugel «significa» esfera «y» schaum » significa espuma). Estas espumas no se consideran realmente en estas aplicaciones. Cuando ε < 0.1 luego tenemos un poliédrico (poliédrico), la espuma clásica que es la preocupación central de las espumas Prácticas. Aunque es fácil crear una espuma, en la mayoría de los casos es totalmente inestable. Así que la cuestión de hacer espuma no se trata tanto de cómo hacerlas (que es trivial), sino de cómo hacerlas estables (que no lo es). En la sección antiespumante, discutiremos la cuestión aún más difícil de cómo hacer que una espuma estable sea inestable.
Como se indica en Conceptos básicos, la energía requerida para crear una espuma es inversamente proporcional a la tensión superficial, γ. La baja tensión superficial ciertamente ayuda, pero si γ cambia de 40 (un surfactante «malo») a 20mN/m (un surfactante» muy bueno»), solo se reduce a la mitad la energía necesaria, lo que no es tan significativo. Considere bajo γ como necesario (después de todo, el agua pura no puede formar espuma), pero no suficiente. Entonces, ¿qué cosas se requieren?
- Elasticidad. La primera razón por la que los surfactantes ayudan a crear espumas es que la superficie se vuelve elástica. Esto significa que las burbujas pueden soportar ser golpeadas, apretadas y deformadas. Una superficie de agua pura no tiene tal elasticidad y las burbujas se rompen rápidamente. También significa que aquellos sistemas que producen más elasticidad (ver la sección Elasticidad) producirán, en igualdad de condiciones, espumas más estables. Como se discutió en la sección de Reología, en general, una pared que es rígida y elástica proporciona una espuma con una mayor capacidad de resistir una fuerza de empuje y, por lo tanto, un mayor esfuerzo de fluencia. Las burbujas más pequeñas también dan un mayor esfuerzo de fluencia
- Presión de disociación. La segunda razón por la que los surfactantes ayudan a crear espuma es que el líquido en las paredes de espuma es aspirado naturalmente de las paredes hacia los bordes. Esto no tiene nada que ver con el drenaje (como se explica en Drenaje, las paredes contienen una fracción irrelevante del líquido), es simplemente capilaridad simple. La presión capilar seguirá sacando el líquido a menos que una contrapresión («presión de disociación») actúe en su contra. Esto puede producirse por cargas en el surfactante a ambos lados de la pared y / o por interacciones estéricas entre cadenas de surfactantes. Estos efectos se discuten en DLVO, pero debido a que el efecto de carga opera a grandes distancias (50 nm) en comparación con las distancias pequeñas (5 nm) de los efectos estéricos, en general los surfactantes iónicos son mucho mejores para crear espumas estables.
- Resistencia a la maduración. El efecto de maduración de Ostwald significa que las burbujas pequeñas se encogen y las grandes crecen. Como muestra la sección de Ostwald, esto es controlado en parte por el gas (el CO2 se desmorona rápidamente, el aire / N2 es más lento y el C2F6 mucho más lento), pero también por la buena barrera a la difusión de gas que proporciona la «pared» de surfactante en la superficie.
- Resistencia al drenaje. Cuanta más agua haya alrededor de la espuma, menos riesgo (en general) de que se dañe. Por lo tanto, es más probable que una espuma que drena rápidamente se dañe. Como veremos, para resistir el drenaje se necesitan burbujas pequeñas y de alta viscosidad, aunque la pared de surfactante tiene algún efecto en el proceso de drenaje con paredes más rígidas que dan un drenaje (generalmente) más lento.
- Resistencia a defectos. Si el aceite o una partícula hidrofóbica puede penetrar en la pared de espuma, puede causar que la pared (y, por lo tanto, la espuma) se rompa. Aunque hay teorías plausibles y simples (discutidas en antiespumantes) de los coeficientes de Entrada, Puente y Propagación, resultan tener un valor predictivo limitado. Una vez más, son necesarias, pero no suficientes. La cuestión clave es la Barrera de Entrada. Cuando esto es alto, la espuma es resistente a los defectos.
Estos principios son tan fáciles, pero crear espumas de manera eficiente es sorprendentemente difícil. ¿Por qué? La cuestión clave son los plazos. Si un surfactante es maravillosamente elástico y tiene una fuerte presión de separación y es una buena barrera de gas y tiene una barrera de entrada alta, podría (y generalmente lo hace) no formar espuma porque tarda demasiado en alcanzar la interfaz líquido/aire y formar su fuerte dominio resistente, por lo que la espuma ya se ha colapsado. Por otro lado, un surfactante que llega rápidamente a la superficie para crear una elasticidad adecuada y una presión disyuntiva producirá grandes volúmenes de espuma, aunque la espuma colapsará rápidamente, especialmente en presencia de impurezas aceitosas, como la grasa que se lava de las manos.
Esto nos lleva al tema de las Tensiones Superficiales Dinámicas. Sería maravilloso proporcionar una aplicación que describiera completamente las complejidades del horario de verano y que, por lo tanto, le permitiera producir una mezcla con una disminución muy rápida de ST para proporcionar el comportamiento de espuma más rápido posible. Pero mi lectura de la literatura es que es más rápido medir el comportamiento del horario de verano usando (generalmente) un dispositivo de Presión Máxima de Burbuja (que crea burbujas en diferentes escalas de tiempo y, por lo tanto, da la tensión superficial en cada una de esas escalas de tiempo) que intentar describir el comportamiento a través de teorías. En particular, hay grandes debates sobre si el horario de verano está limitado por la difusión, por la entrada de barreras y/o por la necesidad de salir de una micela antes de entrar en la interfaz. Mi lectura de la excelente revisión de Eastoe1 es que la difusión simple domina y que la existencia de micelas en gran medida no hace ninguna diferencia porque la escala de tiempo para que una molécula surfactante se separe de la micela es muy rápida, aunque la escala de tiempo para la formación/colapso de micelas es muy lenta. Por supuesto, se pueden encontrar casos reales de barreras de entrada y casos reales de difusión limitada por micelas. Pero es aún más complicado. Un análisis exhaustivo de U. Sofia muestra que hay 4 resultados posibles en sistemas que contienen micelas, dos de los cuales son indistinguibles (para el observador casual) de la cinética de difusión simple y dos de los cuales podrían confundirse con la cinética de barrera. Finalmente, distinguir los efectos de barrera de entrada y micelar de los efectos de pequeñas cantidades de impurezas en los surfactantes es sorprendentemente difícil y para el formulador práctico que usa surfactantes comerciales no purificados, hay pocas esperanzas de comprender las sutilezas de las curvas de hora de verano. El mensaje para llevar a casa es «No formule espumas sin medir el horario de verano, pero no dedique demasiado tiempo a teorizar sobre por qué obtiene excelentes resultados para alguna combinación de surfactantes específica.»No me gusta escribir este tipo de consejos, ya que generalmente encuentro que los buenos modelos son la mejor manera de evitar muchos experimentos de laboratorio. Sin embargo, el documento de revisión de 2020, que se analiza a continuación, contiene una clase magistral sobre la teoría relevante y concluye que «La teoría no ayuda realmente, solo mide el DSTs» .
La dura realidad es que los agentes espumantes exitosos tienden a ser mezclas, con todas las complejidades que inducen. La mezcla ubicua de SLES/CAPB (Sulfato de Laurel sódico/CocoAmidoPropil betaína) está hecha de dos excelentes espumantes rápidos. El CAPB por sí solo produce una gran cantidad de espuma estable, pero es bastante caro. CAPB es especialmente bueno para crear una barrera de entrada alta, por lo que es resistente a los aceites durante la creación de espuma. SLES por sí solo produce una gran cantidad de espuma relativamente inestable. Una combinación de los dos proporciona un buen equilibrio de costo, espuma y estabilidad. Sin embargo, añadir un pequeño % de ácido láurico o mirístico tiene un efecto dramático en la estabilidad de la espuma. Aumenta la elasticidad, pero también ralentiza el crecimiento de burbujas (maduración de Ostwald) drásticamente, por lo que la espuma permanece pequeña. Esto tiene un gran impacto en la capacidad del agua para drenar de la espuma – la velocidad de drenaje va como Diameter2 – y cuanto más seca la espuma, más fácil (en igualdad de condiciones) es romperla. Los ácidos de cadena larga por sí solos son inútiles como agentes espumantes (y como las sales de sodio tienen una modesta capacidad espumante como jabón común, que se estropea fácilmente con agua dura). La combinación de SLES / CAPB / Ácido de cadena larga es una mezcla potente para crear una espuma con pequeñas burbujas y una larga vida útil. De hecho, una forma sencilla de transformar un jabón de manos en espuma de afeitar es agregar un poco de ácido de cadena larga.
Pero, ¿qué pasa con mi sistema surfactante?
Las reglas para crear una espuma buena y estable (o, de hecho, las reglas para asegurarse de que no se cree dicha espuma) son simples y claras. Entonces, ¿por qué es tan difícil crear nuevas formulaciones de espuma? La respuesta es que si tiene la configuración adecuada para medir todos los aspectos básicos: CMC, Γm, espesor de película de presión de disociación en v, elasticidad interfacial y barrera de entrada, entonces es bastante sencillo aprovechar al máximo cualquier conjunto de surfactantes y refuerzos de espuma que desee usar. Las mediciones se pueden automatizar en gran medida, por lo que se pueden seleccionar rápidamente muchas mezclas de formulaciones. Un problema, como se mencionó anteriormente, son las escalas de tiempo. La mayoría de las mediciones se realizan después de tiempos comparativamente largos, por lo que se necesitan experimentos dependientes del tiempo adicional para ver si las partes apropiadas de una mezcla de surfactante llegarán a la superficie lo suficientemente rápido como para crear una espuma que luego se estabiliza a medida que los componentes más lentos llegan para formar una capa de surfactante más resistente. El otro problema es que las pequeñas adiciones de co-surfactantes, refuerzos de espuma, etc. puede hacer una gran diferencia, por lo que es necesario realizar mediciones en un gran número de muestras. Un laboratorio robótico configurado para realizar muchas pruebas de detección de alto rendimiento puede hacer gran parte del trabajo duro, pero la mayoría de los usuarios no tienen acceso a un laboratorio de este tipo.
A largo plazo, una teoría que pudiera predecir el comportamiento interfacial de mezclas de ingredientes haría que el desarrollo de espuma fuera mucho más racional. Pero tal teoría parece estar muy lejos.
La vista de 2020
Escribí esta página en 2014-15 y no tenía ninguna razón para actualizarla hasta 2020. Para mi sorpresa, lo que escribí ha resistido la prueba del tiempo. No he cambiado nada del texto anterior, aparte de la oración del horario de verano a la que se refiere el lector aquí. Pero un magistral review2, respaldado por una importante cantidad de experiencia y la teoría, nos permite ser un poco más específico. Una vez más, es el equipo de Sofía, dirigido por la profesora Tcholakova, quien ha aclarado la situación con cinco puntos clave.
- Aunque tanto los no iónicos como los iónicos pueden producir una espuma excelente, los no iónicos deben estar por encima del 95% de la cobertura total de la superficie de la interfaz (con una elasticidad de Gibbs superior a 150 mN/m) antes de que se formen espuma bien, es una especie de todo o nada. Los iones pueden comenzar a producir espuma creíble al 30% de su cobertura de superficie (incluso con una elasticidad de Gibbs de solo 50 mN/m), con un aumento constante de la producción a medida que se dirige al 100%. La razón es clara: la estabilización estérica de la interfaz de espuma funciona bien, pero solo cuando hay una cobertura casi completa; la interfaz se puede romper fácilmente si hay incluso un espacio de cobertura del 5%. Los iones estabilizados con carga son mucho más indulgentes.
- La velocidad a la que los surfactantes generan la cobertura de la superficie es crítica. Básicamente, si llegan a la interfaz en unos 10 segundos de ms, obtendrá fácilmente mucha espuma buena. Esta velocidad depende de la concentración, CMC, movilidad de la superficie, concentratioína de sal de ninguna manera que sea fácilmente extraíble con la teoría/experimento de 2020 (para algunos indicios de la complejidad, vea DST-Choice y lea la clase magistral sobre la teoría dentro del artículo, que concluye que no es de mucha ayuda). Esto es triste en un sentido, pero liberador en otro. Solo mida la tensión superficial dinámica a una escala de tiempo de 10 ms y ajuste la formulación hasta que encuentre una gran reducción en la tensión superficial. En un Tensiómetro de Presión Máxima de burbuja típico, esta escala de tiempo de 10 ms se mide a ~300 ms (hay un factor fijo para cualquier dispositivo MBPT dado) porque la edad real de una burbuja de 300 ms (se está expandiendo todo el tiempo) es de solo 10 ms. La tradición de la escuela de Sofía es llamar al tiempo medido (por ejemplo, 300 ms) tage y al tiempo científico (por ejemplo, 10 ms) tu para universal.
- La espuma a escalas de tiempo más cortas (en este artículo, 10 batidos de su cilindro de medición) no es necesariamente una guía confiable para la formación de espuma después de escalas de tiempo más largas (100 batidos). Los surfactantes de acción más rápida, no es de extrañar, dan más espuma en escalas de tiempo cortas, pero los más lentos pueden ponerse al día. Como se discute en el siguiente punto, las espumas tienden a ser autolimitantes, por lo que una ventaja inicial no necesariamente conduce a una ventaja a largo plazo. Por supuesto, para aplicaciones como el cuidado personal, la formación rápida de espuma es un requisito, por lo que esta diferencia en el rendimiento es importante. El punto es que uno tiene que tener cuidado de distinguir diferentes tipos de factores limitantes.
- Esto solo se insinúa en el documento, pero está vinculado a otros trabajos de Sofía, con más resultados publicados prometidos. La cantidad y la estabilidad de la espuma se ven limitadas por su propio método de producción. Para hacer más espuma, generalmente necesita muchas burbujas más pequeñas. Estos son creados por cualquier fuerza que sea capaz de atrapar aire y aplastar, o burbujas de corte para que se hagan más pequeñas. A medida que la espuma se enriquece con burbujas más pequeñas, se vuelve más viscosa (dependiendo de 1/Radio, consulte Reología de espuma), por lo que en algún momento las fuerzas no son lo suficientemente grandes como para deformar las burbujas en algo más pequeño. El efecto depende un poco de la rigidez de la interfaz y, por lo tanto, del surfactante, pero está dominado principalmente por la capacidad de crear la espuma fina en primer lugar, es decir, la estabilidad de la interfaz y la velocidad de alcanzarla. Esta es la razón por la que muchos surfactantes pueden producir cantidades similares de espuma, siempre y cuando estén presentes en una concentración suficiente para cumplir con los dos requisitos anteriores. Mirando hacia atrás a muchos otros papeles de espuma, veo que hay mucha confusión de causa y efecto porque no se comparaba lo similar con lo similar. Y porque hay (con razón) un enfoque separado en la estabilidad de la espuma, para lo cual tenemos las otras aplicaciones en este sitio.
- El equipo utilizó deliberadamente surfactantes «tal cual» porque sus impurezas aparecen de manera bastante interesante en los datos. Las mediciones del porcentaje de cobertura superficial provienen, por supuesto, de las isotermas de adsorción CMC y Γ, que a menudo muestran un comportamiento extraño debido a los bajos niveles de otros componentes. Esto generalmente no nos molesta, los surfactantes son lo que son, pero ciertamente complican los análisis académicos cuando es necesario saber, por ejemplo, si tiene 50% o 60% de cobertura de superficie.
Técnicas de espumación
En general, había prestado poca atención a las diferentes técnicas de espumación, pero el comentario en la sección anterior sobre las espumas como autolimitadas me hizo darme cuenta de que me he encontrado con bastantes métodos diferentes.
- Cilindro de agitación. Coloque, por ejemplo, 10 ml de solución en un cilindro de medición de 130 ml y oscile, comprobando el volumen de espuma después de un número determinado de batidos. Si obtienes 90% de aire atrapado, entonces estás a 100 ml, así que busca si tienes 91, 92 … se vuelve complicado en un cilindro de 130 ml. Mi impresión es que este tipo de espuma es relativamente gruesa, pero podría estar equivocado Ross-Miles. Ponga una solución de prueba en el fondo de un cilindro alto. Ahora agrega más de la solución de arriba a la derecha. Las gotas que se rompen en el líquido de abajo producen una espuma. Mida el volumen al final de la adición, luego, para mayor estabilidad, el volumen después de unos minutos. Sorprendentemente, esta es una prueba estándar de la industria.
- Licuadora. Solo consigue una licuadora grande y pon suficiente líquido para cubrir las cuchillas. Remueva y mida el volumen vertiendo el contenido en un cilindro de medición. El hecho de que esto se pueda hacer sugiere que la espuma es bastante gruesa, porque una espuma fina sería difícil de verter..
- mezclador Planetario. Llévate a Kenwood Chef o su equivalente con un batidor de alambre y observa lo que sucede cuando el batidor gira sobre su eje mientras se mueve en el otro eje. Un artículo del grupo Sofia muestra un claro efecto autolimitante una vez que la espuma se vuelve lo suficientemente gruesa como para aplastar las ondas superficiales que inicialmente atraparon el aire, por lo que parece bueno para probar la capacidad de crear espumas más finas.
- Columna de Sparging. Sopla aire a través de una frita en la parte inferior de una columna que contiene la solución espumante. Puede hacerse una idea de la espumabilidad y la estabilidad a partir de la altura estable de la espuma, y/o puede medir el peso de la espuma que viene por encima en un momento dado. Más detalles están disponibles en la página de Fraccionamiento de espuma.
- Prueba de microespuma. Una vez tuve que medir la espumabilidad usando mg de surfactante y µl de solución. Esto fue notablemente fácil de hacer con un flujo constante de aire que soplaba a través de una aguja de jeringa muy fina hacia las soluciones en placas de microtítulo. Es una muy buena técnica de alto rendimiento (por eso la desarrollamos) para distinguir las espumas bajas, medias y altas y las espumas de corta, media y larga duración. Es crudo pero increíblemente efectivo.
- Espuma de aire comprimido. Mezcle su solución de surfactante con un poco de aire a alta presión, déjela viajar por una tubería, expandiéndose a medida que avanza, y estalle, por ejemplo, en un recipiente de almacenamiento de aceite en llamas. Una vez escribí una aplicación para un proyecto de extinción de incendios que requería la teoría de una espuma de este tipo y necesitaba algunas mediciones para parametrizar la teoría. Desafortunadamente, los experimentos en vivo en una plataforma de prueba de tamaño completo fallaron porque la plataforma se quemó durante una de las pruebas…
- Espumas en aerosol. Esta es una variante de la anterior, en una escala más pequeña. El propulsor en una lata (típicamente una mezcla de gas hidrocarbonado) se mezcla maravillosamente con la mezcla de surfactante para crear una masa de burbujas finas cuando se expande repentinamente. Un ejemplo típico es una espuma de afeitar que tiene que ser fina para tener la alta viscosidad y el estrés de fluencia para permanecer en la cara.
- Frotar las manos. Sé que la espuma no tiene importancia en términos de lavado, el deseo de hacerlo es psicológico, no físico. Así que nunca me había molestado en ver cuánta espuma se podía crear con un frotamiento imaginativo a mano. Es mucho, pero en mi opinión no vale la pena el esfuerzo.
- Cepillo de afeitar. Nunca había entendido las brochas de afeitar. No producían una cantidad interesante de espuma y simplemente parecían una forma complicada de esparcir jabón sobre mi cara. Pero nunca me había molestado en aprender a hacerlo. Si se bate una gota de jabón húmedo en la mano, no parece estar pasando mucho. Eso es porque toda la espuma está en el cepillo. Simplemente apriete el cepillo de cualquier manera, y saldrá una masa de espuma muy fina y estable, perfecta para colocarla en la cara. Me impresionó mucho.
- Red de espuma. Tome unos centímetros de una red fina y frótela con fuerza entre las manos con el jabón húmedo. Al igual que con la brocha de afeitar, no pasa mucho si no sabes lo que intentas hacer, tuve que ir a YouTube para averiguarlo. Si tira de la red entre los dedos, emerge una gran cantidad de espuma. Repite esto un par de veces y obtendrás una cantidad increíble de espuma fina y estable. La red fina es claramente buena para romper burbujas más grandes en burbujas más pequeñas. Por qué alguien se molesta en pasar su tiempo creando esta masa de burbujas de espuma no es una pregunta que estoy calificado para responder.
- Mediciones de parámetros clave.
- Obviamente, la altura de la espuma, en su caso, y la relación entre la altura total y la cantidad de líquido en el fondo del recipiente, y cómo cambia con el tiempo.
- Un medidor de conductividad a través de un espacio conocido, calibrado con la conductividad del agua utilizada en el experimento, le da una buena idea de la fracción de volumen de aire.
- Poner un prisma grande en contacto con la espuma y acoplar luz dentro y fuera de ella. Un video muestra un fuerte contraste entre el contacto con el agua (blanco) y el aire (negro) y, a continuación, es fácil usar el análisis de imágenes para medir la espuma. Los experimentos han demostrado que el prisma tiene una perturbación sorprendentemente pequeña en la propia espuma, por lo que las mediciones son relevantes. Es increíblemente difícil obtener un buen análisis de imágenes de espuma libre porque rara vez hay un buen contraste fiable entre las paredes y el resto.
Espumas de aceite
Parece obvio que no se pueden hacer espumas en aceites. Las tensiones superficiales de los aceites son bajas y un surfactante no puede hacer mucha diferencia y, por lo tanto, el crucial efecto estabilizador de la elasticidad no puede entrar en funcionamiento. Esto es generalmente cierto para los aceites de hidrocarburo simples. Para producir espumas en estos, debe usar trucos inteligentes de partículas, como las fases liotrópicas de surfactantes específicos (como el monomiristilglicerado) o las sílices hidrófobas (busque Binks en Google Scholar). Pero la industria petrolera real tiene enormes problemas con las espumas y el arte/ciencia de encontrar antiespumantes para cada petróleo crudo específico es un gran desafío. ¿Por qué muchos aceites crudos hacen espuma?
La descripción científica más clara de esto proviene del trabajo de Callaghan y sus colegas en BP3. Extrajeron cuidadosamente todos los componentes ácidos de una amplia gama de aceites (generalmente representaban solo el 0,02% en peso) y descubrieron que el aceite no mostraba (a) elasticidad y (b) espuma. Si agregaron los extractos al aceite sin espuma, entonces volvieron la elasticidad y la espuma. Los ácidos eran ácidos alcanoicos de cadena larga(ish) bastante simples, como el dodecanoico. Aunque este trabajo no registró las tensiones superficiales del crudo, otros trabajos muestran valores típicos en el bajo 30mN/m, pero que se pueden reducir a mediados de los años 20 mediante adiciones de tensioactivos simples o antiespumantes. Esto no es una disminución enorme y, por lo tanto, los efectos de elasticidad no pueden ser grandes. Sin embargo, en los aceites crudos las presiones pueden ser muy altas, por lo que el burbujeo puede ser muy violento cuando el crudo alcanza la presión atmosférica, por lo que no necesita un efecto de surfactancia muy fuerte para causar espuma masiva.
Volviendo al otro tipo de estabilización de espuma, el petróleo crudo generalmente se complica por la presencia de asfaltenos que pueden cristalizar/agruparse fácilmente en la interfaz aire/aceite y proporcionar espuma de esa manera. Y, como veremos, la estabilidad de la espuma se ve mejorada en gran medida por la alta viscosidad que muchos aceites pueden suministrar fácilmente. Pero nada es simple: se ha demostrado que los asfaltenos son tensioactivos muy modestos que pueden producir espuma en tolueno donde son (por definición) solubles.
Espumas Ignífugas
Este es un tema enorme. El único punto planteado aquí es que para incendios de aceite / gasolina, el surfactante no debe ser bueno para emulsionar el aceite con el agua en la espuma. Por lo tanto, la teoría estándar afirma que el sistema necesita un gran «Coeficiente de dispersión» (consulte la sección Antiespumante) que en la práctica solo se puede lograr con fluorosurfactantes. Tales espumas son asombrosamente buenas para ser lanzadas a través de enormes llamas para aterrizar muy bien en la superficie del líquido ardiente (que, para sorpresa de muchos, está «solo» en su punto de ebullición, no a una temperatura súper alta) y apagar el fuego. Para espumas realmente robustas, es una buena idea agregar un surfactante de proteínas, generalmente como parte de una mezcla rápida/lenta de un surfactante rápido normal para que la espuma funcione y la proteína lenta que llega a la interfaz después de un tiempo y hace que todo sea notablemente sólido. Alternativamente, algunos polímeros de alto MWt pueden realizar esta función para crear una Espuma Formadora de Película Acuosa Resistente al Alcohol AR-AFFF, lo que significa que funciona no solo en incendios no polares, sino también en incendios polares para los que una espuma convencional podría ser demasiado compatible con el líquido.
Sin embargo, con el alejamiento de los fluorosurfactantes (aparentemente inevitables, justificables o no), mi opinión es que es necesario enfocarse en crear lo que llamo espumas LRLP, de Bajo Radio y Baja Permeabilidad, creadas con surfactantes estándar. Si explora la reología de la espuma, el drenaje y la maduración de Ostwald, verá que las espumas de radio pequeño son más rígidas y resistentes. Para que pueda ganar vida útil de la espuma a través de burbujas más pequeñas. Y con trucos como agregar ácido mirístico, puede hacer una espuma de baja permeabilidad haciendo que la interfaz sea más rígida. Esto ayuda a reducir la velocidad a la que los vapores cálidos pueden moverse a través de la espuma, reduciendo el riesgo de que se vuelvan a encender.
1J. Eastoe, J. S. Dalton, Dynamic surface tension and adsorption mechanisms of surfactants at the air/water interface, Advances in Colloid and Interface Science, 85, 2000, 103-144
2B. Petkova, S. Tcholakova, M. Chenkova, K. Golemanov, N. Denkov, D. Thorley, S. Stoyanov, Espumabilidad de las soluciones acuosas: Función del tipo y la concentración de surfactantes, Avances en Ciencia de Coloides e Interfaces 276 (2020) 102084
3IC Callaghan, et al, Identificación de Componentes de Petróleo Crudo Responsables de la formación de espuma, SPE Journal, 25, 1985, 171-175