什(shí)麼是表麵(miàn)張(zhāng)力(lì)？

我(wǒ)們(mén)生活中經(jīng)常會跟(gēn)表麵張力(lì)打交(jiāo)道(dào)，卻清(qīng)楚(chǔ)認(rèn)知(zhī)它
。它在(zài)清(qīng)潔洗滌(dí)中扮演者象(xiàng)汽車(chē)，化(huà)妝(zhuāng)品中的(dí)潤滑(huá)劑(jì)那樣的角(jiǎo)色(sè)
。水甲蟲之(zhī)所以不(bù)被(bèi)淹死(sǐ)隻不過(guò)是(shì)因(yīn)為表麵張力(lì)在作怪(guài)
。

液(yè)體(tǐ)中(zhōng)分(fēn)子之(zhī)間的吸引(yǐn)力是產(chǎn)生表麵(miàn)張力(lì)的原因(yīn)
。如果我們(mén)觀察某種介質的內部(bù)分子結構(gòu)的時(shí)候，會發現(xiàn)分子(zǐ)間的吸引力(lì)是相同(tóng)的
。因(yīn)此(cǐ)，分(fēn)子所受到(dào)的(dí)各(gè)個方(fāng)向的力(lì)是相同的，合(hé)力為零(líng)
。

另(lìng)一方(fāng)麵，如果分(fēn)子(zǐ)處(chǔ)於(yú)液體(tǐ)表麵，液體(tǐ)內(nèi)部的(dí)吸引力作用在(zài)一邊(biān)，另(lìng)外一邊(biān)卻沒有(yǒu)分(fēn)子(zǐ)作(zuò)用力(lì)的(dí)存在(zài)
。因(yīn)此(cǐ)，合力的方(fāng)向是指向液體內部的
。從宏觀來看，液體表(biǎo)麵積會(huì)趨(qū)向(xiàng)最(zuì)小(xiǎo)華，液滴(dī)將(jiāng)因(yīn)此(cǐ)趨向變(biàn)圓
。

測(cè)量表(biǎo)麵張力的方法：

拉(lā)環(huán)法(fǎ)：利用(yòng)一(yī)個初始浸在液體的環從(cóng)液(yè)體中拉出一(yī)個(gè)液體膜(mó)，測量(liáng)環(huán)脫離液麵(miàn)時需要(yào)施加(jiā)的(dí)力(lì)來(lái)計(jì)算(suàn)出(chū)表麵張力
。

吊(diào)片(piàn)法(fǎ)：又稱(chēng)Wilhelmy法，吊(diào)板法
。采用蓋玻片，雲母片，濾紙或鉑箔平板插入液(yè)體(tǐ)，使其(qí)底(dǐ)邊與液麵接觸，測定(dìng)吊片脫離液體所需與(yǔ)表麵張力相抗衡(héng)的(dí)最大(dà)拉(lā)力F，也可(kě)將(jiāng)液麵緩慢地上升至剛好與吊片接(jiē)觸
。吊片法(fǎ)直觀可靠，不需(xū)要校(xiào)正(zhèng)因(yīn)子(zǐ)，這與(yǔ)其(qí)他脫離法(fǎ)不同(tóng)，還可以(yǐ)測(cè)量(liáng)液-液界麵(miàn)張力(lì)
。

棒法：與(yǔ)吊片(piàn)法差(chà)不多(duō)，以Wilhelmy 板法為基(jī)礎，用圓(yuán)柱(zhù)棒代(dài)替吊(diào)板，測量表(biǎo)麵(miàn)張(zhāng)力(lì)
。

滴體積(jī)法：液體在毛(máo)細(xì)管口成滴下(xià)落(là)前的瞬間(jiān)，落(là)滴(dī)所受(shòu)的(dí)重(zhòng)力與(yǔ)管口(kǒu)半(bàn)徑及液(yè)體的表麵張力有關(guān)
。

懸(xuán)滴法：英文(wén)名為(wéi)Pendant Drop method，通過測(cè)量一懸滴(dī)的(dí)輪(lún)廓來(lái)獲得(dé)液(yè)體的(dí)表麵張力(lì)
。

氣泡(pào)壓力(lì)法：通過(guò)液體分子(zǐ)間(jiān)的(dí)吸引(yǐn)力，液(yè)體(tǐ)裏麵的(dí)空(kōng)氣(qì)氣(qì)泡(pào)同樣(yàng)會(huì)受到這(zhè)些吸(xī)引力的作(zuò)用，譬(pì)如(rú)氣泡(pào)在(zài)液體中形(xíng)成會受(shòu)到(dào)表麵(miàn)張(zhāng)力(lì)的(dí)擠壓(yā)
。氣泡的(dí)半(bàn)徑(jìng)越(yuè)小(xiǎo)，它所有(yǒu)的壓力就越(yuè)大
。通過(guò)與外部(bù)氣(qì)泡相比，增加(jiā)的(dí)壓(yā)力可(kě)用(yòng)於測量(liáng)表(biǎo)麵張(zhāng)力
。空(kōng)氣(qì)經由毛細管(guǎn)進入(rù)液(yè)體，隨(suí)著氣泡形(xíng)成外凸，氣泡的半(bàn)徑也隨之連續(xù)不斷的減(jiǎn)小
。

這(zhè)個過程壓力會上(shàng)升到最(zuì)大(dà)值，氣泡(pào)半(bàn)徑最(zuì)小
。此(cǐ)時氣(qì)泡(pào)的半(bàn)徑(jìng)等於(yú)毛細管半徑，氣(qì)泡(pào)成半球狀
。此(cǐ)後(hòu)，氣泡(pào)破裂並脫離(lí)毛細(xì)管，新(xīn)氣泡(pào)繼續形(xíng)成
。把(bǎ)過(guò)程(chéng)中(zhōng)的氣泡壓(yā)力特征曲(qū)綫(xiàn)描繪(huì)出(chū)來(lái)，我們就(jiù)可以用(yòng)它來(lái)計算(suàn)出表麵張(zhāng)力
。

測量表麵(miàn)張(zhāng)力的意義(yì)

研究(jiū)表麵(miàn)張(zhāng)力(lì)主要是(shì)為(wéi)了確(què)定(dìng)：1.液(yè)體(tǐ)的自(zì)身(shēn)性質(zhì)；2.環境對(duì)表麵(miàn)張(zhāng)力(lì)的(dí)影響(xiǎng)；3.具(jù)有(yǒu)特(tè)殊功(gōng)能的(dí)活性劑的(dí)濃度
。目前，無論是(shì)科(kē)研還是(shì)工業(yè)應(yīng)用，對(duì)加(jiā)入(rù)特殊功能活性劑的(dí)研(yán)究和(hé)應用(yòng)，表麵(miàn)張力(lì)已(yǐ)成為主要的(dí)參考(kǎo)項(xiàng)目(mù)之(zhī)一，如(rú)日化行(háng)業(yè)的增(zēng)泡劑，增粘(nián)劑(jì)等，噴墨和(hé)油(yóu)墨(mò)行業的(dí)潤濕劑(jì)，流平(píng)劑等，化工(gōng)的樹(shù)脂，乳(rǔ)液等，清洗(xǐ)行業(yè)的清潔(jié)劑(jì)，除(chú)汙劑(jì)等等
。

目前市場上已經(jīng)有(yǒu)多(duō)種測量(liáng)液(yè)體表(biǎo)麵張(zhāng)力(lì)的(dí)儀(yí)器，有的(dí)測的(dí)是靜(jìng)態(tài)的(dí)，有的(dí)測(cè)的是動態的，那麼動態表麵張力(lì)和靜態表(biǎo)麵張力有什(shí)麼(mó)區別(bié)呢？讓(ràng)我們(mén)一起(qǐ)往下(xià)看了(liǎo)解
。

靜態表麵(miàn)張力(lì) VS 動(dòng)態表麵張力

靜(jìng)態表麵(miàn)張力如(rú)拉(lā)環法(fǎ)，是利(lì)用一個初(chū)始(shǐ)浸(jìn)在液體的環從液體中拉出(chū)一個液體膜，測量(liáng)環(huán)脫離液麵(miàn)時(shí)需要施加(jiā)的力來計(jì)算(suàn)出表(biǎo)麵(miàn)張力(lì)
。而當表(biǎo)麵(miàn)活性劑濃(nóng)度(dù)大於臨界膠束(shù)濃(nóng)度CMC值時(shí)，表(biǎo)麵活性劑不會在(zài)氣液(yè)界(jiè)麵(miàn)上增(zēng)加(jiā)排(pái)布，而會在(zài)液體(tǐ)內部(bù)形(xíng)成(chéng)膠(jiāo)束或遊(yóu)離(lí)等狀(zhuàng)態，因此(cǐ)拉(lā)環法方法不能測(cè)出濃度增大時(shí)表(biǎo)麵張(zhāng)力(lì)的區別(bié)
。

測試表(biǎo)麵張(zhāng)力的方法，包括：最大氣泡發，拉(lā)板拉環(huán)法(fǎ)，毛(máo)細管(guǎn)上(shàng)升(shēng)法，界(jiè)麵(miàn)夾角(jiǎo)法，旋(xuán)滴(dī)法等等(děng)
。而測動態的隻有(yǒu)最大(dà)氣泡(pào)法，它的優勢(shì)是(shì)，在(zài)幾(jī)十毫秒到(dào)幾(jī)十(shí)秒(miǎo)之間，可(kě)以產生一係列的(dí)氣泡，每個氣泡(pào)代表一個新(xīn)界麵(miàn)，每(měi)個(gè)新(xīn)界(jiè)麵(miàn)都(dū)有相應(yīng)的(dí)一個表麵張力(lì)讀數(shù)，此過程可得到一(yī)係列動態(tài)的表麵(miàn)張力(lì)值
。而靜態(tài)測(cè)試方(fāng)法是(shì)一(yī)個(gè)界麵(miàn)上(shàng)的(dí)變化，最(zuì)終所(suǒ)取的是一(yī)個(gè)較佳(jiā)值(zhí)，較佳值通(tōng)常都在十(shí)幾秒(miǎo)或以後(hòu)產生的，此過程是(shì)測出(chū)一(yī)個值，而(ér)這個值(zhí)是(shì)可(kě)以在鼓(gǔ)泡法(fǎ)中的(dí)曲綫中尋(xún)找出(chū)來(lái)的
。

對於(yú)有特(tè)殊(shū)功(gōng)能(néng)活性劑(jì)的研究，往往是(shì)需要在(zài)很短時(shí)間內達到相應(yīng)的(dí)效(xiào)果，例(lì)如(rú)，噴墨(mò)和(hé)印(yìn)刷行(háng)業(yè)大部分需要在70ms-150ms之間要求墨水(shuǐ)的表(biǎo)麵(miàn)張力達(dá)到35mN/m左(zuǒ)右(yòu)
。日(rì)化行(háng)業龍(lóng)頭(tóu)企業(yè)要求(qiú)增(zēng)泡劑(jì)在300ms內(nèi)達(dá)到32mN/m
。

測動態表(biǎo)麵張(zhāng)力，除(chú)了可以(yǐ)達到某(mǒu)些特(tè)殊(shū)效果外，還可以(yǐ)通(tōng)過(guò)測試(shì)得出動態CMC值(zhí)（包括較佳(jiā)CMC和應用CMC），研究(jiū)溶(róng)液和活(huó)性(xìng)劑的特(tè)性(xìng)
。

不同(tóng)品牌(pái)表麵張(zhāng)力儀(yí)的(dí)對比

舉(jǔ)例說明(míng)

噴墨(mò)打(dǎ)印(yìn)機(jī)的(dí)打印頭噴(pēn)墨(mò)到(dào)紙張(zhāng)上(shàng)隻需要十幾毫(háo)秒(miǎo)（或(huò)更短(duǎn)時(shí)間），汽車漆噴(pēn)塗到工件(jiàn)上(shàng)乳膠(jiāo)漆(qī)滾塗(tú)到牆(qiáng)麵上或需要幾十到幾(jī)千毫(háo)秒，不(bù)同的表麵(miàn)活(huó)性(xìng)劑遷(qiān)移到新的(dí)界(jiè)麵需(xū)要(yào)的時(shí)間不同，所(suǒ)以(yǐ)對產品(pǐn)的(dí)潤(rùn)濕(shī)，流平性能的(dí)影(yǐng)響也(yě)有所(suǒ)不同
。如下圖所示(shì)，圖1是析(xī)塔SITA表(biǎo)麵(miàn)張(zhāng)力儀(yí)的(dí)毛細管剛形(xíng)成新的氣泡(pào)（即(jí)新的(dí)界(jiè)麵）時(shí)，表麵活性劑隻有(yǒu)少量聚集到(dào)新(xīn)的界(jiè)麵(miàn)上
。隨界麵形成的(dí)時間(jiān)越(yuè)久（即氣泡(pào)壽命(mìng)越長(cháng)），表(biǎo)麵(miàn)活劑(jì)劑聚集(jí)到(dào)界麵(miàn)上(shàng)就越多
。析(xī)塔SITA表麵張力(lì)儀可以(yǐ)測出(chū)從(cóng)15毫秒到(dào)15秒的動(dòng)態表麵張力(lì)
。

表麵(miàn)張力(lì)分析儀介(jiè)紹

德(dé)國析塔SITA是液(yè)體動態表麵張(zhāng)力測試(shì)方法的引(yǐn)領者，1993年創(chuàng)立(lì)了新一(yī)代表麵張(zhāng)力計(jì)的理論(lùn)基(jī)礎(chǔ)
。

德(dé)國析塔(tǎ)SITA表(biǎo)麵(miàn)張力主(zhǔ)要(yào)有(yǒu)以(yǐ)下(xià)幾個型號：

翁開爾是(shì)德(dé)國(guó)析塔SITA中國(guó)總(zǒng)代(dài)理(lǐ)，近(jìn)40年(nián)行(háng)業經(jīng)驗(yàn)，能根據你(nǐ)的需求(qiú)為您提(tí)供專業(yè)的解決方案，歡(huān)迎致電【400-6808-138】咨詢(xún)
。