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泡压法表面张力仪与拉板法表面张力仪的比较

  • 2012/3/12
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什么是表面张力?

  多相体系中相之间存在着界面,处于界面的分子与处于相本体内的分子所受压力是不同的。气体-液体界面、固体-液体界面、液体-液体界面,因界面分子受力不平衡,造成分子表面向液体内部方向的作用力,此垂直液面方向的力即为表面张力。纯水的表面张力根据温度不同,约在72mN/m左右。

  如果水中加了表面活性剂(如润湿剂、流平剂等)就会影响液体的表面张力。在形成新的界面时,表面活性剂迁移到新的界面是需要时间的。例如喷墨打印机的打印头喷墨到纸张上只需要十几毫秒(或更短时间),汽车漆喷涂到工件上乳胶漆滚涂到墙面上或需要几十到几千毫秒,不同的表面活性剂迁移到新的界面需要的时间不同,所以对产品的润湿,流平性能的影响也有所不同。

泡压法测量表面张力的原理

  如下图所示,图1是SITA 泡压法表面张力仪的毛细管刚形成新的气泡(即新的界面)时,表面活性剂只有少量聚集到新的界面上。随界面形成的时间越久(即气泡寿命越长),表面活剂剂聚集到界面上就越多,因此表面张力也随着时间而不断的变化,通过电脑能够绘制出完整的动态表面张力变化曲线。

  而普通的环法或板法测的只能是液体在几分钟后达到平衡后的静态表面张力(如上图的最后一个数据:29nN/m),而不能测试关键的刚形成新界面时的表面张力,也不能描出动态表面张力的曲线。

  表面张力仪

SITA t15表面张力仪 

泡压法表面张力仪与拉办法表面张力仪哪种可靠

  当一新的表面或界面形成时,表面活性剂只有从体相扩散到表/界面时,才能起到其作用,而这一过程需要时间,其长短从几毫秒到几秒甚至几分,取决于体系本身和表面活性剂的特性,如温度、粘度以及表面活性剂的化学性质和分子量等。在这一过程中,体系的表/界面张力随着时间下降,最后,当新形成的表/界面被从体系扩散来的表面活性剂饱和时,达到其平衡值。

  对于许多应用领域和体系(如油墨),不但最终的表面张力值是一很重要的指标,而且当一新表/界面形成后,其表/界面张力值随时间变化以至达到最终平衡值的速度也十分关键。如在当前普遍采用的高速印刷业中,油墨往往被以很快的速度铺展到表面上,这就要求铺展到表面上的油墨能以足够快的速度达到较低的表面张力值,以能很好地润湿被印刷的底物表面。若这一速度不够快,即使最终的平衡表面张力值足够低,也将无法保证在所采用的速度下能很好地润湿底物表面。这就要求对此类体系进行动态表面张力值的测量,也即测量表面/界面张力值随时间的变化情况。因此,动态表面张力仪更加适合与工业生产中的实际测量过程使用。