表面张力仪
表面张力仪,表面张力,张力仪
德国析塔的表面张力仪可测液体的动态与静态表面张力,可以监控清洗过程中槽液的质量,为研发和清洗工艺过程建立良好的基础进而获得高质量结果。
表面张力数值如何发挥作用?
代表了表面活性剂的变化。表面活性剂被广泛应用于许多工业中,发挥作用的是它们的表面活性,即它们扩散和吸附到新形成界面并影响其表面张力。进一步,发挥作用的是表面活性剂的吸附过程快慢,以及在短时间内表面张力的下降速度,要符合使用者的需求。因此使用者可能会寻找许多表面活性剂来测试不同环境下的实际效果,对于研发与生产都需要花费大量时间与成本。
由于表面张力依赖于表面活性剂的含量,所以我们可以通过测定液体表面张力来监控表面活性剂的变化。此外,温度同样会影响表面张力;测量表面张力也可以用于分析一种或多种表面活性剂混合的临界胶束浓度。
目前市场上已经有多种测量液体表面张力的仪器,有的测的是静态的、有的测的是动态的。
为什么要测液体动态表面张力——案例解读
总的来说,静态表面张力仪是结果(一个点),而动态表面张力测的是变化过程(一条线)。
为什么要测液体动态表面张力?
1、有些表面活性剂发挥作用的过程非常短,只有测动态表面张力值才能进一步分析,而静态表面张力值没有研究意义。
2、多种表面活性剂对比时,可以直观地看出哪个活性剂、在哪个浓度下符合使用者要求。该数据有助于生成解决方案。科学精确、省时省力。有时可以产生多个符合要求的数值,代表着可以做成多种方案。使用者可以选择更易执行或综合成本更低的方案。
举例:
1、许多有表面活性剂参与的化学和物理过程是以毫秒计的。例如各种底材表面的清洗、浸湿过程,打印墨水从打印喷头喷到纸张等底材的瞬间过程,各种各样材料的印刷等都属于动态过程。对于这些应用,就要求检测段时间内的动态表面张力值而非静态表面张力值。
2、在有关CMC值的研发时,当表面活性剂的浓度远远超过临界胶束浓度时,改变表面活性剂的浓度不改变平衡态的表面张力(静态表面张力),而通过动态表面张力测量时即使浓度达到四倍的临界胶束浓度也能看出它的显著作用。
例如:下图中,红、绿、黄色分别代表三种表面活性剂浓度从低到高的液体配方的动态至静态的表面张力。
可以看到三个配方的静态表面张力很相近(最右边的数值),而动态表面张力(左边的数据)才能体现出配方之间的性能差异较大。
析塔表面张力仪与传统张力仪比较
指标 | 传统表面张力仪 | SITA动态表面张力仪 |
原理 | 铂金环法、铂金板法 | 气泡法 |
测量值 | 只能测得静态表面张力; 传统的表面张力测试仪采用铂金环法/铂金板法原理,而这种方式不能反映表面活性剂的迁移到界面过程,因此也就不能测出动态表面张力。 | 可兼顾测得动态表面张力与静态表面张力数据; SITA析塔公司生产的表面张力仪通过智能控制气泡年龄(bubble lifetime),可以测出液体中表面活性剂分子迁移到界面过程中表面张力的变化过程,即连续的一系列的的动态表面张力值以及静态表面张力值。 |
表面活性剂浓度测量 | 仅适合低于CMC值的表面活性剂浓度的测量: 用传统表面张力仪只能在低于CMC值时反映表面活性剂随浓度的变化(建立表面活性剂浓度与表面张力的关系图) | 适合低于CMC值以及更高浓度表面活性剂浓度的测量: 在有关CMC值的研发时,当表面活性剂的浓度远远超过临界胶束浓度时,改变表面活性剂的浓度不改变平衡态的表面张力(静态表面张力),而通过动态表面张力测量时即使浓度达到四倍的临界胶束浓度也能看出它的显著作用。 因此,在高于CMC值时,通过气泡法原理的表面张力仪也可以反映表面活性剂随浓度的变化(建立表面活性剂浓度与表面张力的关系图) |
操作过程 | 人工或自动 | 自动 |
读数 | 人工或自动 | 自动,并可通过软件传输到电脑,生成各样品曲线对比图。 |
抗污染性 | 弱; 因为污染物及环变形的影响可能会对测试数据产生影响。 | 强;每测一个样品只需清洗PEEK材质毛细管即可,易清洗 |
测量对象要求 | 铂金板测量阳离子表面活性剂会有误差,因为阳离子表面活性剂吸附在板上,影响其他样品的测试。 铂金环不适合测量中高粘度液体样品表面张力。 | 适用于1000cps以下粘度液体样品的表面张力测量 |
实验重现性 | 弱; 综上所述,当读数有偏离预期标准时,操作人员很难判断是由于仪器本身的问题,还是由于液体样品的问题而导致读数不合格! 会浪费大量时间与成本重现实验。 | 强; 析塔表面张力仪可通过动态表面张力数据放大不同样品之间的差异(静态表面张力值差异不大的情况下)。有了更宽的容差后,可以覆盖因为温度波动、仪器波动历等因素造成的干扰, 使制程中监控更准确,更安全,更可靠。 |
耗材 | 铂金板/铂金环易变形,需不定期更换,价格大概2000RMB。 | 不需耗材,每次测完样品只需清洗毛细管即可 |
校准 | 用过蒸馏水和纯乙醇为标准物进行校准 | 用纯水为标准物进行校准 |
析塔动态表面张力仪工作原理
采用气泡压力法测量液体的动态及静态表面张力,无需精确控制毛细管浸入深度,测量精度高,操作灵活。通过毛细管将空气向待测液体吹入气泡。气泡内的压力随气泡半径的变化而不断变化。因此,表面张力可由压力最大值和最小值的差值来计算。使用纯水即可自动对仪器完成校准。
析塔表面张力仪型号介绍
析塔表面张力仪,共有4种型号。
指标/型号 | DynoTester+ | Pro Line t15 | science Line t100 | Clean Line ST |
简介 | 手持式/便携式,快速简便的测量 | 生产过程中的连续测量 | 研发型/实验室型 | 集成式,与生产控制系统相连,使之自动添加表面活性剂。 |
表面张力范围 | 10-100 mN/m | 10-100 mN/m | 10-100 mN/m | 10-100 mN/m |
气泡寿命范围(ms) | 15-20000 | 15-100000 | 15-100000 | 15-15000 |
测试模式 | 单次模式 | 单次/连续测量/自动测量模式 | 单次/连续测量/自动测量模式 | 单次/连续测量/自动测量模式 |
测量液体温度 | (0-100)℃ | (-20-125)℃ | (0-100)℃ | (0-80)℃ |
尺寸(高X宽X长)mm | 168X75X35; | 168X75X35 | 主机200x140x60; 探头20x35x90 | 480X480X170 |
重量 | 260g | 270g | 1870g | 23kg |