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称重原理动静态表面张力和界面张力仪-基于Young-Laplace方程修正技术

目前,基于白金板法原理的称重(测力法)表面张力仪主要分为两种:

第一种是第一代的白金板法表面张力仪-零浮力法。其特征为白金板法浸入液体里一定深度后,再拉回到液面(水平线)。这种原理也被称为零浮力原理。目前各主要商业化的表面张力仪生产厂均采用这样的原理。

这种原理条件下的表面张力仪的白金板法(Wilhelmy plate method) 与白金环法(DuNouy Ring)一样,其缺陷非常明显。主要体现为:

1,这种表面张力仪称为静态表面张力仪,无法测试随时间变化的表面张力值。当然,随之而带来的缺陷为,测试临界胶束浓度(CMC)的过程会非常复杂。这样的基于零浮力原理的静态表面张力仪若测试临界胶束浓度,则建议尽量采用全自动临界胶束浓度的进液系统。

2,无法测试阳离子表面活性剂。主要因为阳离子表面活性剂极易吸附到浸入的板表面,从而影响了最终的测试探测界面(白金板)。测值重复性差,测值偏低。

3,无法测试有粘度的样品,如硅油等。

当然,如上的缺陷1和3在白金环法的表面张力仪同样存在。

第二种是基于Young-Laplace方程修正的白金板法表面张力仪。其特征为白金板一旦探测到液面(接触到液面),立即停止运行。利用分析天平的浸湿速度计算到得高度和接触角值,并进行接触角和浮力修正。目前采用本项技术的表面张力仪已经由上海梭伦信息科技有限公司代表美国科诺工业有限公司在中国申请发明专利。这种方法以优点非常明显:

1,基于Young-Laplace方程修正的白金板法表面张力仪可以用于测试动态、静态表面张力值。表面活性剂的吸附时间很容易得到。上海梭伦最新引进的高速分析天平46数据/秒,0.01mg,可以非常高速的捕捉到LB膜级别的力的变化,且将整个曲线捕捉下来。我们在对比时发现,如果采用国产分析天平或其他分析天平的表面张力仪,若速度比较慢,则无法取得这样的效果。

2,测试临界胶束浓度非常方便。先测试水的表面张力值,再用微量进液器或移液滴滴入提前稀释的液体,将整个过程数据捕捉下来即可。

3,测试有粘度样品非常简单。

 

   
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