表面张力和界面张力测量方法众多,很难确定哪一个方法为Z适测量方法。你有可能听说过力学法和光学法,也可能听过说板法和环法,但是如果测量结果都一样的话为何要有如此多的测量方法。由于表面张力和界面张力测量广泛应用在不同领域,各个样品间有明显的不同。当选择测量方法时,需要考虑样品和应用方向。
在这篇应用文章中,我们会提供方法选择的工具。通过针对样品和应用方向的提问,能够确定哪种方法Z适合测试。
快速浏览测量方法
Z常用的表面张力和界面张力的测量方法为环法、板法和悬滴法,前两种是力学法,Z后一种是光学法。
力学法是测量气体和液体或液体和液体间在探针位置处力的变化。探针与高精度天平连接,液体界面与探针接触。当探针与液体界面接触时天平记录力的变化来计算表面张力。力取决于下述因素:探针形状和大小、探针与液体间的接触角、液体的表面张力。探针的形状和大小容易控制。探针通常用铂金制成来保证探针与样品的接触角接近0度。两种探针在测试中经常使用:板和环。当样品量有限时铂金棒也可替代板。
表面张力和界面张力也可使用光学法中的悬滴法测量。针头处悬挂的液体形状取决于力的平衡,包括测试液体的表面张力。现代计算使用迭代方法计算Young-laplace方程的解。因此已知密度的两种不相溶液体的表面和界面张力可以计算出来。
方法选择问题
为根据应用选择Z适测量方法,有几件事情需要提前考虑。下面我们总结了一些问题。
是否需要标准化的测量方法
力学法是国际标准中测量表面张力Z普遍的测试方法,尽管一些光学法的标准仍然存在。张力测量标准清单如表1所示。如果您的应用需要遵循工业标准,那么需要根据标准选择测试方法。
样品体积是否有限
在一些应用中,尤其是生物类样品,由于样品昂贵或难以获得等原因样品量十分有限。在这种情况下,必须选择小样品量测量方法。
在力学法中,所需样品量在毫升范围。确切的样品量根据选择样品杯确定,样品量要保证探针完全浸入。样品杯的直径必须保证探针有足够的空间。在力学法中,可选用铂金棒法测试小体积样品。铂金棒直径小,可选用小半径样品杯,因此所需样品量会比大样品杯少。但是铂金棒的测量精度低于板和环。因此对于小体积样品,由于悬滴法测试仅需10μL样品,Z适合小体积样品测量。
是否为表面活性剂类样品
测试表面活性剂类样品会有有趣的发现。如表1所示,测量表面活性剂样品的表面张力有两个标准可参考。这两个标准分别使用板法和环法测试。然而环法测试表面活性剂类样品有些问题,因为在测量过程中表面的拉扯导致。这意味着由于在拉扯中新的表面积持续产生,导致在测试过程中很难达到平衡状态。测试结果会比在平衡状态下的结果偏大。
另一方面,板法由于在测试过程中板在测试液体中稳定因此容易获得稳定状态。然而板的表面会产生吸附现象,改变板的浸润性。由于上述原因,悬滴法是测量表面活性剂样品表面张力的Z适方法,除非一定要遵循特定标准。另一个选择力学法测试的原因是能够自动测量临界胶束浓度。
测试液体的粘度
由于力学法测试是基于液体与探针间的浸润性,例如能够形成弯月面,因此液体的粘度需要考虑在内。当液体的粘度过高,则需要更长的时间润湿探针。这对于板法测试来说是很容易实现的,因为板法在测试过程中会有很长时间的平衡时间。由于粘性样品对环的拉力很难控制,因此环法并不适合粘度大的液体样品测试。尽管悬滴法可以测定粘度大于1000mPa*s的样品,但由于样品密度同样对测试有影响,因此并不能确定粘度样品的界限。当考虑测试方法是否适合样品表面张力测试时,需要提前测试下当将样品倒入样品杯时液体的流动状态。一些常见液体的粘度数值可参见表2。
样品污染是否容易清洗
当使用力学法测定表面和界面张力时,样品杯和探针的清洁至关重要。探针Z初要使用合适的溶液润洗,然后用酒精灯烘烤,保证在测试过程中探针有很好的润湿性。样品杯可以用相同的溶液清洗,并且使用去离子水清洗,以备下次使用。在很多情况下,探针和样品杯的清洗所需时间远大于测试时间。为了避免清洗过程的时间消耗,可以使用光学测量法,移液枪头用后即可抛弃。
在测量过程中是否需要控温
对于很多种材料来说,表面张力大小受温度影响。如果是这种情况,控温是必须的。例如,如果研究在洗衣过程中表面活性剂的性质,那么在表面张力测量过程中需要控温。
另一方面,对于生物类样品,为取得极ng确结果需将温度控制在37℃。通常表面张力的数值应标明测试温度。光学法的Theta设备和力学法的Sigma设备均能够控温,但Sigma控温更为便捷。
在测量过程中是否要控制压力
在一些应用中,尤其是在原有开采过程中,压力起到重要作用。由于表面和界面张力与压力有关,因此针对该类样品需要在特定的压力条件下测试。Theta高压附件能够满足温度和压力控制。
是否需要测量其他参数
光学法的Theta和力学法的Sigma均能够在测试表面和界面张力两种指标外还能够测定其他指标。如果上述两种方法均适合您的样品测试,您可能需要考虑其他测量指标对您是否有用。如果经常测定表面活性剂类样品可能需要临界胶束浓度测试,临界胶束浓度浓度可在力学法的Sigma设备中实现测试。接触角也可通过张力类仪器测试。然而光学法是Z适接触角测定方法。光学法的Theta设备还可配置震荡滴模块,满足界面流变测量,对于发泡材料和乳胶类材料来讲该参数十分重要。
总结
针对您应用的**的测量方法取决于样品特性和目标测试条件。同时也需要考虑是否需要其他参数测量,并且未来是否会有新的应用需求。如表3所示,列出了不同样品和不同设备的Z适测量方法。
瑞典百欧林科技有限公司是一家先进科研仪器生产商,在北欧的瑞典,丹麦和芬兰都有主要产品的研发和生产基地我们为用
固体乳糖的润湿性对于食品和药品的研究和开发具有很重要的意义本文采用三种不同溶剂对固体乳糖的润湿性进行了实验,
Introduction: The method described in the Standard c
The ability of airborne particles to take up water may
眼药水将药物活性直接作用于眼部表面张力是制造商大范围控制液滴尺寸的**参数液滴体积一般随表面张力降低而减小表
部分应用领域: 产业名称 应用 1 墨水油墨 分析印刷/涂布倾向性润湿性,进行质量控
陈酿是黄酒生产工艺中重要的过程之一。黄酒新酒存在
本研究采用固相微萃取(solid-phase micro-extracti
处于液体表面的分子,由于受到不平衡的力的作用而具有表面张力。它的定义是在表面上垂直作用于单位长度上使表面积收