表面張力儀測試原理分類

        表面張力儀快速可靠的質(zhì)量控制模式。設(shè)置測量參數(shù)后，可準(zhǔn)確測量并顯示表面張力值。能夠獨(dú)立設(shè)置測量范圍、測試數(shù)據(jù)數(shù)量、測量平均值，是研發(fā)的理想工具。它是一種專門用于生產(chǎn)過程的連續(xù)監(jiān)控模式。用戶可以輕松調(diào)整測量參數(shù)。常用的測試方法有鉑板法、鉑環(huán)法、懸滴法、滴體積法、最大泡壓法等。接下來，我將簡要介紹一些常用的方法。
??表面張力儀根據(jù)測試原理，根據(jù)使用的技術(shù)不同，可分為以下幾類：
?? 1、鉑金戒指法
??又稱duNouyRingmethod、duNouy環(huán)法、環(huán)法。鉑環(huán)法的測量方法如下：將鉑環(huán)輕輕浸入液體中；鉑環(huán)緩慢上升，即液面相對(duì)下降，使鉑環(huán)下方形成液柱，最終到達(dá)鉑環(huán)。分離。鉑環(huán)法是感測一個(gè)最大值，這個(gè)最大值是在鉑環(huán)和液體樣品分離但不分離時(shí)形成的。將該最大值轉(zhuǎn)換為表面張力值的精度取決于液體的粘度。由于這種方法使用的很早，原來的表面張力測試儀基本都是用這種方法，現(xiàn)有的很多數(shù)據(jù)也是用這種方法測出來的。
??作用在液體表面使液體表面積減小的力稱為液體表面張力。其原因是液體接觸氣體的表面有一層薄薄的層，稱為表層。表層分子比液體內(nèi)部更稀疏，分子之間的距離比液體內(nèi)部大。分子間的相互作用表現(xiàn)為引力。就像你想把彈簧拉開一樣，彈簧有收縮的趨勢(shì)。
?? 2. 鉑板法
??當(dāng)傳感鉑板浸入待測液體中時(shí)，鉑板周圍的表面張力會(huì)受到影響，液體的表面張力會(huì)盡可能地將鉑板拉下。當(dāng)液體表面張力等相關(guān)力和平衡力達(dá)到平衡時(shí)，傳感鉑板將停止浸入液體中。此時(shí)，儀器的平衡傳感器測量浸入深度并將其轉(zhuǎn)換為液體的表面張力值。
??在具體的測試過程中，鉑板法的測試步驟為：
?? (1) 將鉑片逐漸浸入液體中
??(2)在浸沒液面的狀態(tài)下，傳感器感應(yīng)到平衡值
??(3) 將感測到的平衡值轉(zhuǎn)換為表面張力值并顯示出來
??3、ZUI大氣泡法表面張力儀
??又稱氣泡壓力法表面張力儀，BPA表面張力儀。基本原理是A為表面張力計(jì)，中間玻璃管F下端直徑為0.2mm-0.5mm的毛細(xì)管，B為充滿水的氣泵，C為U-形狀的壓力表，其中含有比重小的水。或以酒精、甲苯等為工作介質(zhì)，測量微壓差。將表面張力計(jì)安裝在表面張力計(jì)中，使F管端面與液面相切，液面沿毛細(xì)管上升。抽氣瓶的活塞打開緩慢抽氣，毛細(xì)管內(nèi)的液面受到一個(gè)大于A瓶內(nèi)液面的壓力。當(dāng)毛細(xì)管端面上的壓差——附加壓力（Δp=p大氣壓-p系）產(chǎn)生的力略大于毛細(xì)管液體的表面張力時(shí)，氣泡就會(huì)從毛細(xì)管口中通過。對(duì)于逃逸，這種附加壓力與表面張力成正比，與氣泡的曲率半徑成反比。關(guān)系式為：Δp=2σ/R，其中Δp為附加壓力； σ 是表面張力； R 是氣泡的曲率半徑。如果毛細(xì)管的半徑很小，則形成的氣泡基本上是球形的。氣泡開始形成時(shí)，表面幾乎是平的，此時(shí)曲率半徑最大；隨著氣泡的形成，曲率半徑逐漸減小，直至形成半球形。此時(shí)曲率半徑R與毛細(xì)管半徑相等，曲率半徑達(dá)到zui值小，此時(shí)附加壓力按上式達(dá)到最大值。氣泡進(jìn)一步增大，R 變大，附加壓力變小，直到氣泡逸出。根據(jù)上式，R=r時(shí)的最大附加壓力為：Δpzui=2σ/r或σ=(r/2)Δpzui。在實(shí)際測量中，如果毛細(xì)管端剛好與液面接觸，則氣泡起泡所需要克服的靜壓可以忽略不計(jì)，因此可以直接用上式進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)用密度為ρ的液體作為壓力表介質(zhì)時(shí)，測得的Δpzui對(duì)應(yīng)的最大壓差為Δhzui，則：σ=(r/2)ρgΔh，當(dāng)(r/2)ρg組合成一個(gè)常數(shù)時(shí)當(dāng)K時(shí)，上式變?yōu)椋害?KΔh，公式中的儀器常數(shù)K可以用已知表面張力的標(biāo)準(zhǔn)材料測得。
??缺點(diǎn)：（1）這種表面張力儀通常用于分析表面活性劑反應(yīng)速度快的樣品的測量值，如毫秒級(jí)。另一個(gè)應(yīng)用是現(xiàn)場估算。但是需要注意的是，毛細(xì)管內(nèi)壁的清潔肯定會(huì)影響測量值。 (2)壓力傳感器的精度會(huì)影響測量值。
?? 4、懸滴法表面張力儀
??又稱滴體積法表面張力儀、滴重法表面張力儀、PendantDrop 表面張力儀。基本原理是：當(dāng)液體從噴嘴滴落時(shí)，液體的大小與液體的密度和表面張力有關(guān)。液滴重量與噴嘴半徑和液體的表面張力有關(guān)。這種方法消除了對(duì)接觸角的要求，擴(kuò)大了液滴形狀法的應(yīng)用范圍。但是這種方法對(duì)抗振的要求相當(dāng)高，否則很難得到正確的懸滴形曲線。同時(shí)，這種方法對(duì)像素的要求更高，其精度取決于使用多少像素來分析圖像捕獲過程。常用于以下情況：
?? (1) 在特殊的空氣或壓力環(huán)境、真空或惰性氣體條件下測試表面張力或界面張力值；
?? (2) 高溫條件下的錫、煤、瀝青等測試對(duì)象的表面張力或界面張力值；
?? (3) 高粘度樣品的表面張力或界面張力測量值。
?? 5. 旋轉(zhuǎn)滴表面張力儀
??界面張力遠(yuǎn)低于液體表面張力的zui低值，稱為超低界面張力。而這個(gè)范圍幾乎不是10-3mN/m。由于使用上述方法的表面張力儀無法準(zhǔn)確測量該表面張力值，我們只能使用旋轉(zhuǎn)滴法表面張力儀進(jìn)行測試。其原理是：通過測量一種液體在另一種液體中不混溶的液體液滴的頂點(diǎn)的赤道寬度和高度，通過計(jì)算公式計(jì)算出兩種液體的界面張力值。需要注意的是，他測量的是界面張力值，必須要求形成兩相。
??使用這種方法的儀器只能在理論上區(qū)分表面張力或界面張力的某個(gè)數(shù)量級(jí)。如果非要測值，目前的技術(shù)難度很大。采用這種方法的表面張力儀通常用于以下情況：
?? (1)通過油田三次采油分析表面活性劑或三元驅(qū)或二元驅(qū)的表面張力和界面張力值。
?? (2)化妝品行業(yè)微乳液界面張力分析。