我們一般把液相-氣相之間的張力稱為表面張力,例如我們說20℃時(shí)水的表面張力是72.75,就是指水與空氣界面上的表面張力。我們又把液相-液相之間的張力稱為界面張力。
全自動(dòng)張力儀是一種用物理方法代替化學(xué)方法的簡單易行的測試儀器,用其可以迅速準(zhǔn)確地測出各種液體的表/界面張力值。不僅是科研、教學(xué)之*儀器,還應(yīng)用于絕大部分生產(chǎn)行業(yè)。測量方法主要有鉑金板法、鉑金環(huán)法、旋轉(zhuǎn)滴法、懸滴法、氣泡壓力法,以下分別介紹其相應(yīng)的儀器型號、適用范圍和應(yīng)用方向。
主要應(yīng)用領(lǐng)域有:三次采油(化學(xué)驅(qū))的室內(nèi)研究及現(xiàn)場監(jiān)測;表面活性劑、洗滌劑、乳狀液和泡沫的研究;燃料油、潤滑劑、油漆、油墨及涂料的研究;紙制品、感光材料、農(nóng)藥等方面的研究等。
1、 JK99系列全自動(dòng)張力儀(兼容鉑金板法和鉑金環(huán)法):
鉑金板法:當(dāng)感測浸入到被測液體后,白金板周圍就會受到表面張力的作用,液體的表面張力會將白金板盡量地往下拉。當(dāng)液體表面張力及其他相關(guān)的力與平衡力達(dá)到均衡時(shí),感測白金板就會停止向液體內(nèi)部浸入。這時(shí)候,儀器的平衡感應(yīng)器就會測量浸入深度,并將它轉(zhuǎn)化為液體的表面張力值。
鉑金環(huán)法:由于被廣泛應(yīng)用于du Nouy表面張力儀,這種方法又稱為du Nouy法,并因之操作簡便而被廣泛使用。白金環(huán)法這個(gè)稱法是因測試部分與液體樣品間會形成一個(gè)環(huán)形而得的。
JK99系列全自動(dòng)張力儀采用進(jìn)口傳感器,盡管成本較國產(chǎn)扭力絲傳感器高出很多,但確保了測量精度。同時(shí)采用了雙控溫技術(shù),內(nèi)置電控溫加熱或外接浴控溫可供選擇。
JK99C型全自動(dòng)張力儀主要用于測量常規(guī)表/界面張力,因?yàn)槠洳僮骱啽悖ㄒ绘I式全自動(dòng))、測量速度快(3秒)、重復(fù)性好、測量精度高等特點(diǎn),是目前應(yīng)用zui多的張力儀。缺點(diǎn)是不能測量超低界面張力(如驅(qū)油劑和原油之間的界面張力應(yīng)該是10-5mN/m,不能用JK99系列測量)。
JK99B型必須連接電腦才能使用,JK99C型為一體兩用機(jī),內(nèi)置液晶數(shù)顯和小型打印機(jī),可以單機(jī)獨(dú)立操作,也可連接電腦控制觀察張力曲線動(dòng)態(tài)變化。兩種型號精度等其他參數(shù)*一致。
JK99D全自動(dòng)張力儀是設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一款全面升級的產(chǎn)品,它整合了B,C兩個(gè)型號的功能,重新設(shè)計(jì)了恒溫水浴套和電加熱平臺,增加了磁力攪拌功能,增加了可選的CMC套件
2 、JJ2000B系列旋轉(zhuǎn)滴全量程表/界面張力儀(采用旋轉(zhuǎn)滴法)
旋轉(zhuǎn)滴法:旋滴法的基本原理是根據(jù)Bashforth-Adams方程從滴的形狀和尺寸求出界面張力,通過旋轉(zhuǎn)使液滴處于一定的離心力場之中,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可改變液滴的平衡形狀以便于測定。主要測量超低界面張力。
JJ2000B系列主要應(yīng)用于測量超低界面張力,特別在石油行業(yè)使用zui多(例如石油行業(yè)三次采油需要測量驅(qū)油劑和原油之間的界面張力)。值得指出的是,盡管該系列是全量程的張力儀,但是由于其方法和儀器的特性,在測量常規(guī)表/界面張力時(shí)反而不如JK99系列便捷、經(jīng)濟(jì)、。
JJ2000B系列旋轉(zhuǎn)滴全量程表/界面張力儀采用連續(xù)變倍光學(xué)系統(tǒng)配合日產(chǎn)CCD攝像頭,數(shù)字圖像傳入電腦,每毫米55-315像素連續(xù)變倍可調(diào)。計(jì)算機(jī)直接設(shè)定工作溫度(電控溫)和轉(zhuǎn)速,視頻光學(xué)系統(tǒng)采集圖像,在計(jì)算機(jī)上測量。高速同步電機(jī)傳動(dòng),轉(zhuǎn)速范圍1000-10000r/min,控制精度:0.1%。LED冷光源,使用壽命長,不發(fā)熱。
JJ2000B2型旋轉(zhuǎn)滴界面張力/靜滴接觸角測量儀(兩用型),可用于測量液體對固體的接觸角, 即液體對固體的浸潤性,也可利用旋轉(zhuǎn)滴的方法測量液體的表面張力、液/液界面張力。該儀器由兩個(gè)獨(dú)立的部分組成,共用一套光學(xué)視頻系統(tǒng)。
3 、JC2000系列靜滴接觸角/界面張力測量儀(采用懸滴法)
懸滴法:通過處理zui大的液滴的圖像來計(jì)算表面張力,JC2000系列靜滴接觸角/界面張力測量儀主要應(yīng)用于測量液固接觸角和固體表面能,但也附帶有懸滴法測量表/界面張力的功能。懸滴法測量表面張力方法經(jīng)典、圖像直觀、數(shù)據(jù)可靠,但是對操作人員要求很高,測試張力也沒JK99系列快捷,可以作為科研和教學(xué)使用,不適用于生產(chǎn)線上批量測試數(shù)據(jù)。
4 、JBT07A全自動(dòng)氣泡張力測量儀(采用氣泡壓力法)
將被測液體放到恒溫的樣品容器里,一個(gè)由玻璃或聚四氟乙烯做的毛細(xì)管將以給定的浸入深度浸到液體中,此毛細(xì)管與一氣體接口和一靈敏的壓力傳感器相連,在測試過程中,氣體或惰性氣體通過毛細(xì)管,在毛細(xì)管端形成氣泡,并測出此氣泡的壓力。
當(dāng)氣泡壓力張力儀JBT07連續(xù)提高氣體的流變率時(shí),氣泡形成的頻率加快,每個(gè)氣泡生存時(shí)間相應(yīng)地減少。實(shí)驗(yàn)過程中設(shè)定出泡速度和頻率。當(dāng)毛細(xì)管端部的氣泡半徑與毛細(xì)管半徑相等時(shí),氣泡壓力達(dá)到zui大值。氣泡半徑一旦超過毛細(xì)管半徑時(shí),氣泡壓力顯著降低。產(chǎn)生氣泡的zui大壓力與動(dòng)態(tài)表面張力成正比。流體靜壓力P與毛細(xì)管的浸入深度成正比。例如環(huán)境部門可以使用該設(shè)備對自然水體的水質(zhì)變化和工礦企業(yè)的污水排放源進(jìn)行有效的檢測。