動態表面張力

什么是表面張力？

　　多相體系中相之間存在著界面，處于界面的分子與處于相本體內的分子所受壓力是不同的。氣體-液體界面、固體-液體界面、液體-液體界面，因界面分子受力不平衡，造成分子表面向液體內部方向的作用力，此垂直液面方向的力即為表面張力。純水的表面張力根據溫度不同，約在72mN/m左右。

什么是動態表面張力？

　　如果水中加了表面活性劑(如潤濕劑、流平劑等)就會影響液體的表面張力。在形成新的界面時，表面活性劑遷移到新的界面是需要時間的。例如噴墨打印機的打印頭噴墨到紙張上只需要十幾毫秒(或更短時間)，汽車漆噴涂到工件上乳膠漆滾涂到墻面上或需要幾十到幾千毫秒，不同的表面活性劑遷移到新的界面需要的時間不同，在表面活性劑的遷移過程中，表面張力是在不斷變化，也就是我們說的動態表面張力。所以對產品的潤濕，流平性能的影響也有所不同。如下圖所示，圖1是Sita表面張力儀的毛細管剛形成新的氣泡(即新的界面)時，表面活性劑只有少量聚集到新的界面上。隨界面形成的時間越久(即氣泡壽命越長)，表面活劑劑聚集到界面上就越多。Sita表面張力儀可以測出從15毫秒到15秒的動態表面張力。

動態表面張力的測量方法

　　普通的環法或板法測的只能是液體在幾分鐘后達到平衡后的靜態表面張力(如上圖的最后一個數據：29nN/m)，而不能測試關鍵的剛形成新界面時的表面張力，也不能描出動態表面張力的曲線。

　　Sita表面張力儀用泡壓法不斷產生新的邊界表面，如此表面活性物質在測量過程中擴散，此時表面張力值視表面活性物質在體系隨時間的擴散能力而定，當然也會受到溫度等其它因素的影響。

德國SITA 表面張力儀可用于測量動態變化的表面張力，并且繪制出表面張力變化曲線，歡迎致電【400-680-8138】垂詢。

表面張力變化曲線

測量原理

　　 許多潤濕及流平過程的狀況及結果，完全受到動態表面活性物質的影響，能測量及記錄表面張力隨時間的變化情形對于產品研發和生產流程改進很重要，SITA表面張力儀帶有毛細管，把毛細管浸入液面，使氣流通過毛細管，增加管內空氣壓力，毛細管下端會產生氣泡，此氣泡球體的半徑不斷減小，直到氣泡半徑與毛細管半徑相同時，氣泡開始脫離毛細管末端，此時氣泡壓力呈最大值，依據Laplace-relation 公式，此最大最小壓力差與表面張力有關，因此藉由測量氣泡的壓力差可計算出此時的表面張力.

　　靜態水壓與毛細管沒入液面深度及液體密度有關，此參數可藉由相對測量壓力差而互相消去，因此表面張力的測量不受毛細管沒入液面深淺的影響.

　　氣泡壽命稱為氣泡生成時間，定義為從毛細管開始產生氣泡(最小氣泡壓力時)至氣泡球體半徑與毛細管半徑相等時的時間(最大氣泡壓力時)，此后氣泡球面急速擴大，使得氣泡球體半徑增加，因此氣泡壓力即逐步降低. 我們不需詳細知道毛細管的半徑，因為此在線測量儀器，可隨時以純水進行校正，此時毛細管半徑(或儀器的校正參數)可自動由壓力大小及純水表面張力數據得出.

在線生產解決方案

　　此儀器的在線測量模式，可設定固定的氣泡產生頻率，以測量張力值的變化，如此待測液體表面張力隨時間的變化特性，可被記錄及在線監控長達至數天時間. 注:鍍液中加潤濕劑(wetting agent)作為防止針孔劑(anti-pitting agents)時，表面張力測定可作為控制濕潤劑的參考，其它如清潔液中的表面活性劑(surfactants)也可以用表面張力測定來加以控制。