接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量動(dòng)態(tài)表面張力 1

所有的多組分體系的表面張力起始時(shí)都是時(shí)間的函數(shù)，差異只在于變化的幅度和速度以及持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短：

· 變化的幅度：可以從 >0 到 高達(dá)70%以上；

· 持續(xù)的時(shí)間：可以從 幾十分之一毫秒 到 幾小時(shí)甚至幾天。

對(duì)于一些變化幅度很小或者變化的速度很快的體系，并非用一般的測(cè)量方法都能測(cè)量到這一變化過(guò)程，所以這些體系的表面張力 “似乎“ 立即就達(dá)到平衡值。但對(duì)于含有表面活性劑的溶液，其變化一般都相當(dāng)明顯：當(dāng)新的表面形成后，隨著表面活性劑分子從體相擴(kuò)散（或?qū)α鳎┑奖砻妫诒砻姹粌?yōu)先吸附，并進(jìn)行排列、取向和松弛，表面張力會(huì)發(fā)生較大幅度的變化（下降），直到后達(dá)到平衡、表面張力值不再發(fā)生變化為止。這一過(guò)程的速度或所需的時(shí)間取決于體系的本質(zhì)，在很大程度上與表面活性劑屬性有關(guān)，是衡量表面活性劑性能的重要參數(shù)。在涉及表面活性劑應(yīng)用的許多領(lǐng)域，如噴灑即擦拭（spray and wipe），車輛清洗，噴涂，植物保護(hù)劑的撒布，高速印刷等過(guò)程中，靜態(tài)（平衡）表面張力值其實(shí)沒(méi)有多大的意義，因?yàn)檫^(guò)程進(jìn)行的速度很快，給予表面活性劑發(fā)揮其效果的時(shí)間相當(dāng)有限，更重要的是知道使用的表面活性劑在不同的作用時(shí)間階段所能達(dá)到的效果，這就要通過(guò)測(cè)量這些體系的動(dòng)態(tài)表面張力來(lái)獲得。

對(duì)于非單組分的液體，尤其對(duì)含有表面活性物質(zhì)或雜質(zhì)的溶液或液體體系，只是籠統(tǒng)地給出一個(gè)表/界面張力的值其實(shí)是不充分的，應(yīng)該至少同時(shí)說(shuō)明測(cè)量的方法，測(cè)量值所對(duì)應(yīng)的表/界面壽命（surface/interface age），以及是否屬于終的平衡值等。更完整的信息則包含在體系的動(dòng)態(tài)表面張力（與時(shí)間）的變化曲線，γ(t)γ(t)，中。

在當(dāng)前可供選擇的一些表面/界面張力測(cè)量方法中，非常適合測(cè)量液體動(dòng)態(tài)表面張力的測(cè)量方法有振蕩射流法（Oscillating Jet），大氣泡壓力法（Maximum Bubble Pressure Method， MBPM），和懸滴法 （Pendent Drop Method）。振蕩射流法雖然可以用來(lái)測(cè)量時(shí)間范圍非常短暫/短促的動(dòng)態(tài)過(guò)程，但目前還沒(méi)有商品化的儀器供應(yīng)。大氣泡壓力法（MBPM）是被普遍用來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)表面張力測(cè)量的方法，但它不適合于動(dòng)態(tài)界面張力的測(cè)量。另外雖然在短時(shí)間段（short time period），大氣泡壓力法可以測(cè)量到表面壽命（surface age）短暫至約10ms的數(shù)值，但它可以測(cè)量的長(zhǎng)時(shí)間范圍大約在幾十秒左右，此時(shí)仍有相當(dāng)多的表面活性劑體系還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未到達(dá)平衡狀態(tài)。大氣泡壓力法的一些不足之處還包括方法的可重復(fù)性較差，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些假（fake）動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，比如純水的明顯偏高的動(dòng)態(tài)表面張力值。

與Z大氣泡壓力法相比，采用懸滴法的動(dòng)態(tài)表面張力測(cè)量的短起始?jí)勖s在0.05-0.1秒，但它沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間范圍的限制，可以持續(xù)幾小時(shí)甚至幾天。另外懸滴法是所有方法中較適合測(cè)量動(dòng)態(tài)界面張力的技術(shù)。懸滴法的數(shù)值準(zhǔn)確性和可靠性也是所有方法中Z高的。
( 本文內(nèi)容得到授權(quán)所有者的授權(quán)許可)