农药行业应用表面张力仪测试农药的表面张力值已经有很长一时间了。长期以来,应用于农药行业的表面张力测试仪器通常为铂金板法或铂金环法的仪器,其中,以铂金环法仪器占80%以上的份额。而采用接触角测量仪测试叶片上水接触角值以及农药的接触角值长期以来并不是很受重视。这一方面是由于表面张力测试更为简单易懂的原因造成,另一方面也是由于接触角测量仪相对于表面张力仪而言,价格更贵,研发经费不足同时也是接触角测量仪在农药行业应用量不足的原因。
一、表面张力仪与农药表面张力测试
在应用铂金环法(DuNouy Ring method)测试农药表面张力值时,通常是通过测试农药的多次重复表面张力值来实现的。而铂金环法表面张力仪通常仅能够测试静态的表面张力值,因而,在实 际的指导意义中仅能够通过参考文献或相关技术资料介绍来简单的评估,当表面张力降低至多少多少值后,此时可以认为农药在叶片表面是可以形成有效润湿的。而铂金环法表面张力仪或大部分铂金板法的表面张力仪目前均为静态表面张力测量,因而,动态润湿性评估的欠缺,造成了具体实际应用中存在理论与实际效果的偏差。
同时,无论是铂金板法还是铂金环法的表面张力仪,目前只能做到测试农药的上层液体的表面张力值。事实上,混合体系通常会存在表面张力或界面张力分层效应,我们称为表面张力三明治效应。
通常而言,表面张力三明冶效应是指由于体系是混合体系时,由于密度不同、成份浓度不同、微乳液的分布不同等等原因造成不同层之间的界面张力或表面张力值的不同,表面张力的特殊性分层效果我们称为表面张力的三明冶效应。
白金材法、铂金环法以及大气泡法三明治效应测值示意图:只能测试得到上面一层的表面张力值。
旋转滴法表面张力或界面张力测试方法,仅能够测试内一层的表面张力值(轻的那层)
品智创思技术的双液滴法可以同时测得上面一层和下面一层的表面或界面张力值。(双液滴法是指同时测试悬滴和约束停滴法两种液滴状态的表面张力或界面张力值)
因而,采用铂金环法或铂金板法的表面张力仪事实上很难形成对农药与叶片接触层的表面张力测量。因而,目前测得的表面张力值与实际可应用的层存在偏差。
我们一般把液相-气相之间的张力称为表面张力,例如我们说20℃时水的表面张力是72.75,就是指水与空气界面上的表面张力。我们又把液相-液相之间的张力称为界面张力,如石油行业三次采油需要测量驱油剂和原油之间的界面张力。上述分类尽管不是十分严谨,但符合一般用户习惯的理解,在下文中继续沿用。
全自动张力仪是一种用物理方法代替化学方法的简单易行的测试仪器,用其可以迅速准确地测出各种液体的表/界面张力值。不仅是科研、教学之必备仪器,还应用于绝大部分生产行业。测量方法主要有铂金板法、铂金环法、旋转滴法、悬滴法、气泡压力法.
●铂金板法:当感测浸入到被测液体后,白金板周围就会受到表面张力的作用,液体的表面张力会将白金板尽量地往下拉。当液体表面张力及其他相关的力与平衡力达到均衡时,感测白金板就会停止向液体内部浸入。这时候,仪器的平衡感应器就会测量浸入深度,并将它转化为液体的表面张力值。
●铂金环法:由于被广泛应用于du Nouy表面张力仪,这种方法又称为du Nouy法,并因之操作简便而被广泛使用。白金环法这个称法是因测试部分与液体样品间会形成一个环形而得的。
●旋转滴法:旋滴法的基本原理是根据Bashforth-Adams方程从滴的形状和尺寸求出界面张力,通过旋转使液滴处于一定的离心力场之中,调节转速可改变液滴的平衡形状以便于测定。主要测量超低界面张力。
●悬滴法:通过处理最大的液滴的图像来计算表面张力
●气泡压力法:毛细管与气体接口和灵敏压力传感器相连,气体通过毛细管,在毛细管端形成气泡,并测出此气泡的压力,转换成表面张力。
表面张力是液体表层分子之间的引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力,表面张力是物质的特性,其大小与温度和界面两相物质的性质有关。
很多宏观的问题都可以通过测量表面张力来解决。如在陶瓷喷墨行业中,墨水在动态表面张力不合适的情况下,会发生拉线、团聚、斜喷、显色等问题。
涂料行业的缩孔、润湿、流平、针孔、缩边、镜框效应、长波短波等问题,都与表面张力有关系;
可利用表面张力仪解决配方研发、成本优化、添加量确定、来料检验、出厂质检等问题。所以表面张力仪的出现,解决了非常多的实质性问题。
表面张力仪测试原理:
表面张力仪是以鼓泡法为原理的表面张力仪。通过液体分子间的吸引力,液体里面的空气气泡同样会受到这些吸引力的作用,譬如气泡在液体中形成会受到表面张力的挤压。
气泡的半径越小,它所有的压力就越大。通过与外部气泡相比,增加的压力可用于测量表面张力。
空气经由毛细管进入液体,随着气泡形成外凸,气泡的半径也随之连续不断的减小。
这个过程压力会上升到最大值,气泡半径最小。此时气泡的半径等于毛细管半径,气泡成半球状。
此后,气泡破裂并脱离毛细管,新气泡继续形成。把过程中的气泡压力特征曲线描绘出来,我们就可以用它来计算出表面张力
表面张力仪三项强大功能:
独立模式—快速质量监控
快速、可靠的质量控制模式。设定测量参数后可以准确测量并显示表面张力值。
自动模式—研发的理想工具
能够独立设定测量范围、测试数据数目、测量的平均值,是研发的理想工具。
在线模式—易于过程监控
表面张力仪具有专门用于生产过程中的连续监控模式。用户能够容易调整测量参数。
表面张力仪的使用有时需要进行校准,如何进行呢?
1、打开表面张力仪电源开关,将铂金环轻轻的挂在平衡杆上,将样品杯内加入纯净水至下刻度线,并放在仪器工作台上,准备测试。
2、在仪器的参数设置里的密度、环境温度、铂金环半径、铂金环的周长等设置好。
3、按下“砝码标定”键,把仪器配置的2克砝码,挂在铂金环挂钩处,按仪器显示器的提示,进行标定操作,按保存键退出。
4、以上操作完成后,就开始正式的仪器校准了,先按下"纯水标定”键仪器自动进入校准测定了;
当测定结束后,仪器显示71-72张力值之间时,说明仪器正常,已经达到可以测定样品的状态。
该表面张力仪为合格产品,校准完成。
当然,表面张力仪的应用也是极为广泛,主要用于以下方面:
1、很多墨水、涂料都含有活跃的表面活性剂,当在应用过程中,会直接影响质量。通过高速的公式、化学方子预测比较,可更准确的加强应用性能。
2、可用于测试气雾剂的喷雾方子、化学公式的比较,主要是衡量表面活性分子的扩散时间。
3、仪器的模拟输出包括微分压力传感器讯息,会收集得表面活性分子由环绕的流体至空气/液体界面的表面扩散准确的测量值及它的移动讯息。
4、测量半导体工业的电镀液槽里电镀液的表面张力,可以准确决定电镀液的浓度及添加剂的应用份量。
5、在线表面张力测试,用于过程分柝与控制,可达致产品均质优化及减低损耗,整体来说是降低生产成本、质量监控。
6、临界胶速表面活性剂浓度相对表面张力,可以很快由测绘标图而确定。
7、一些常用的清洁剂的表面活性剂非常活跃,表面张力测试可研究清洁剂的方子,从而优化它的功能。