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試劑表面張力儀
  • 發(fā)布日期:2019-12-14      瀏覽次數:2128
    •  您選擇的是北京品智創(chuàng )思精密儀器有限公司銷(xiāo)售的PZ-A全自動(dòng)表面張力測試儀,包括鉑金板法和鉑金環(huán)法。表面張力是液體的,尤其是表面活性劑水溶液的一種基本性質(zhì)。

      PZ-A全自動(dòng)表面張力測試儀是一種用物理方法代替化學(xué)方法的簡(jiǎn)單易行的測試表面張力的儀器,可以迅速準確地測出各種液體的表面張力值。在水電部門(mén)用來(lái)測試電業(yè)用的表面張力值以加強對絕緣油油質(zhì)的監督,在石油、化工、科研和教育部門(mén),可以用來(lái)測試各種液體的表面張力值,來(lái)分析各種液體和在教學(xué)中使用,有著(zhù)應用領(lǐng)域。

       1.1什么是表面張力
      表面張力是液體表面由于分子引力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任意界線(xiàn)上的張力。在液體內部的一個(gè)分子受到周?chē)肿拥淖饔昧Φ暮狭?,但在表面的一個(gè)分子卻不如此。因上層空間氣相分子對它的吸引力小于內部液相分子對它的吸引力,所以該分子所受合力不等于零,其合力方向垂直指向液體內部,結果導致液體表面具有自動(dòng)縮小的趨勢,這種收縮力稱(chēng)為表面張力。

       液體內部的分子和分子間幾乎是緊挨著(zhù)的,分子間經(jīng)常保持平衡距離,稍遠一些就相吸,稍近一些就相斥,這就決定了液體分子不像氣體分子那樣可以無(wú)限擴散,而只能在平衡位置附近振動(dòng)和旋轉。在液體表面附近的分子由于只顯著(zhù)受到液體內側分子的作用,受力不均,使速度較大的分子很容易沖出液面,成為蒸汽,結果在液體表面層(跟氣體接觸的液體薄層)的分子分布比內部分子分布來(lái)得稀疏。相對于液體內部分子的分布來(lái)說(shuō),它們處在情況中。表面層分子間的斥力隨它們彼此間的距離增大而減小,在這個(gè)層中分子間的引力作用占優(yōu)勢。這種表面層中任何兩部分間的相互牽引力,促使了液體表面層具有收縮的趨勢,由于表面張力的作用,液體表面總是趨向于盡可能縮小,因此空氣中的小液滴往往呈圓球形狀

      1.2鉑金環(huán)法
      鉑金環(huán)法是因測試部分與液體樣品間會(huì )形成一個(gè)環(huán)形膜而得的。

      鉑金環(huán)法的測量方法為:(1)將鉑金環(huán)輕輕地浸入液體內;(2)平臺下降,鉑金環(huán)下面形成一個(gè)水泡膜,并與鉑金環(huán)分離;(3)由感應器測平衡值,轉化為表面張力值并顯示出來(lái)。。

       

      1.3鉑金板法
      當鉑金板浸入到待測液體后,鉑金板的周?chē)蜁?huì )受到表面張力的作用,液體的表面張力會(huì )將鉑金板盡量地往下拉。當液體表面張力及其他相關(guān)的力與平衡力達到均衡時(shí),鉑金板就會(huì )停止向液體內部浸入。這時(shí)候,儀器的平衡感應器就會(huì )測量浸入深度,并將它轉化為液體的表面張力值。

      鉑金板法的測試步驟為:(1)平臺上升;(2)鉑金板底部與液面全部接觸時(shí),由感應器測平衡值,轉化為表面張力值并顯示出來(lái)。

       

      1.4鉑金板法和鉑金環(huán)法的比較
      1.鉑金板法可測量液體表面(或界面)張力隨時(shí)間的變化:鉑金板法測量時(shí)是一直接觸待測液體的,只要液體的表面張力發(fā)生變化,測試值就會(huì )有變化,如果選用數據處理軟件還可觀(guān)測的表面張力隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)。

      2.可方便地測量中高粘度液體的表面張力:鉑金環(huán)法測試時(shí)需要鉑金環(huán)向上提升,在此過(guò)程中除了表面張力的作用外還有粘力作用。

      3.測試精度高:鉑金板不易變形,鉑金環(huán)容易變形。環(huán)的不規則圓、不平整會(huì )影響表面張力的測試精度。

      第二章  儀器介紹

      2.1技術(shù)指標


       

      型號

      PZA1

      PZA2

      PZA3

      分辨率(mN/m)

      0.1

      0.01

      0.001

      測量范圍(mN/m)

      0-1000

      重復性(mN/m)

      0.1

      0.01

      0.001

      準確性(mN/m)

      0.1

      0.01

      0.001

      電子天平精度(g

      *分之一

      *分之一

      國十萬(wàn)分之一

      稱(chēng)重系統類(lèi)型

      電磁力平衡

      測試模式

      同時(shí)設計鉑金板、鉑金環(huán)兩種測試方法,選其一或二者兼用

      顯示方式

      五寸彩色觸摸屏顯示

      測量方式

      觸控操作、樣品臺自動(dòng)升降、自動(dòng)換算

      測量時(shí)間

      鉑金板法需要10秒內,鉑金環(huán)法需要50秒內。

      準確性自動(dòng)校準

      數據處理軟件

      選件

      2.2

      • 功能特點(diǎn)
        包括鉑金板法和鉑金環(huán)法,適用領(lǐng)域廣闊;
        操作過(guò)程和數據采集實(shí)現自動(dòng)化和智能化,使人為操作誤差的可能降到低;
        關(guān)鍵零部件(包括傳感器),測試數據準確,重復性好;
        中文操作軟件界面,自動(dòng)生成數據,可存儲打印。
        運行平穩,噪音小。

      2.3準備工作
      PZ全自動(dòng)表面張力測試儀在組裝前請確認如下事項是否已經(jīng)完成:

      1.實(shí)驗室應保持非常好的干凈度,恒溫室溫;

      2.確認實(shí)驗室是否有自來(lái)水,實(shí)驗器具清洗;

      3.確認實(shí)驗室是否能夠使用明火,鉑金環(huán)、鉑金板需要灼燒。

      4.是否已經(jīng)接好220V電源,并安裝好相應插座即接地;

      7.檢查儀器外觀(guān)是否完好,在穩定試驗臺靜置1-2小時(shí)

      第三章 實(shí)驗操作
      當鉑金板/鉑金環(huán)或燒杯不干凈,測量值會(huì )有所誤差而且重復性差,數值忽大忽小或持續增加或持續減小,所以應力求保持干凈。

      比如測水時(shí),用手指輕輕點(diǎn)了水,此時(shí)會(huì )變化較小張力值,因為手指上的油改變了水的表面特性,所以要保持鉑金板/鉑金環(huán)與燒杯的干凈(建議超聲波清洗,烘干后再用)。

      3.1儀器校正
      1)水平校正 表面張力儀靜置1-2小時(shí)后,觀(guān)察表面張力儀背面的水平校準水泡是否在中間。如果沒(méi)有符合要求,則說(shuō)明沒(méi)有水平。

      校準方法:轉動(dòng)表面張力儀的水平調節旋鈕,直到水泡位于水平儀中間。

      2)天平校正 使用前,對張力儀進(jìn)行天平校正

      表面張力計的應用
      表面張力儀的應用廣泛,主要用于以下方面:

      (1)在線(xiàn)表面張力測試,用于過(guò)程分柝與控制,可達致產(chǎn)品均質(zhì)減低損耗,整體來(lái)說(shuō)是降低生產(chǎn)成本、質(zhì)量監控。

      (2)臨界膠速表面活性劑濃度相對表面張力,可以很快由測繪標圖而確定。

      (3)一些常用的清潔劑的表面活性劑非?;钴S,表面張力測試可研究清潔劑的方子,從而優(yōu)化它的功能。

      (4)很多墨水、涂料都含有活躍的表面活性劑,當在應用過(guò)程中,會(huì )直接影響質(zhì)量。通過(guò)高速的公式、化學(xué)方子預測比較,可更準確的加強應用性能。

      (5)可用于測試氣霧劑的噴霧方子、化學(xué)公式的比較,主要是衡量表面活性分子的擴散時(shí)間。

      (6)儀器的模擬輸出包括微分壓力傳感器訊息,會(huì )收集得表面活性分子由環(huán)繞的流體至空氣/液體界面的表面擴散準確的測量值及它的移動(dòng)訊息。

      (7)測量半導體工業(yè)的電鍍液槽里電鍍液的表面張力,可以準確決定電鍍液的濃度及添加劑的應用份量。 

      表面張力的應用領(lǐng)域:
      1. 電力行業(yè)
      分析絕緣油的純凈程度和運行油的污染狀況。

      2. 墨水、油墨行業(yè)
      分析印刷、涂布傾向性、潤濕性,進(jìn)行質(zhì)量控制。

      3. 清洗劑行業(yè)
      分析表面活性劑的吸收速度、性質(zhì),研究適合的濃度,研究臨界膠束濃度。

      4. 助化劑行業(yè):
      研究聚集與擴散的行為能力。

      5. 化妝品行業(yè)
      分析乳劑或懸浮劑的分散性、穩定性及潤濕性。

      6. 電鍍行業(yè)
      分析電鍍液潤濕性,進(jìn)行質(zhì)量控制。

      7. 農藥行業(yè)
      分析吸收、分散、穩定的能力。

      8. 油漆、涂布行業(yè)
      分析涂布傾向性、成膜性及分散、穩定、潤濕的能力。

      9. 水處理行業(yè)
      污水的處理,各類(lèi)水的水質(zhì)分析。

      10. 石油采油行業(yè)
      三次采油時(shí),石油助排劑的分析。

      11. 消防行業(yè)
      分析泡沫滅火劑瞬間鋪展、潤濕的能力。

      表面張力儀在紡織行業(yè)的應用
      應用表面張力分析儀測試各種紡織助劑溶于水后的動(dòng)態(tài)表面張力以及靜態(tài)表面張力,并測試各種紡織助劑的臨界膠束濃度(CMC)。紡織行業(yè)是工業(yè)表面活性劑的用戶(hù)之一,因為絕大多數紡織助劑中都含有表面活性劑。紡織助劑與表面活性劑結構和作用相關(guān)的物理化學(xué)因素相關(guān),其中表面活性劑主要用作滲透劑、乳化劑、消泡劑、柔軟劑、勻染劑、抗靜電劑和洗滌劑,所起的主要作用是洗滌、潤濕、乳化、消泡、勻染和抗靜電。

      紡織材料的處理過(guò)程涉及到紡織品的洗滌、滲透潤濕。人造纖維(如聚丙烯,聚酯,聚丙烯腈)和未經(jīng)脫脂的天然纖維,因為他們的臨界表面張力低于水的表面張力,因而水在纖維上不能達到令人滿(mǎn)意的程度。加入洗滌劑后一般都能使水的表面張力下降,因此能讓洗滌劑的有效成分進(jìn)入纖維內部,起到良好的去污效果。

      紡織品的染色、印花過(guò)程中氣泡的滯留容易導致成品布上存在斑痕,嚴重影響產(chǎn)品的質(zhì)量,需要添加消泡劑,消泡劑的加入能夠消除這些過(guò)程中產(chǎn)生的泡沫,而相應的消泡劑選擇依據需要了解這些消泡劑表面活性性質(zhì)(表面張力、臨界膠束濃度、界面張力)。

      利用茶皂素研制高級洗滌劑提供依據,應用表面張力分析儀對茶皂素溶液的表面張力、起泡力和泡沫穩定性及去污能力進(jìn)行了測定,同時(shí)研制了復配型茶皂素洗滌劑,并檢驗了該洗滌劑對絲毛織物的洗滌效果。結果表明,茶皂素溶液質(zhì)量分數由0.0012%增加到0.050%時(shí),其表面張力由6.5mN/m降低至3.6mN/m。

      與人工合成的表面活性劑比較,茶皂素溶液的起泡力較弱,但其泡沫穩定性*,而且茶皂素的起泡力對水的硬度變化極不敏感;茶皂素使用時(shí),去污力不如合成表面活性劑強;當與合成表面活性劑復配后,去污力顯著(zhù)增強,新研制的茶皂素洗滌劑對絲毛織物具有洗滌效果。

      表面張力儀在電鍍行業(yè)中的應用
      以往電鍍液的更換或何時(shí)再添加接活性劑(如促進(jìn)劑),是以經(jīng)驗值或時(shí)間來(lái)決定,如此做法是無(wú)法量化數據化,不知所以然的做法。電鍍液中除了含有欲鍍上之金屬離子,電解質(zhì),錯合劑外尚有有機添加劑(光澤劑,結構改良劑,潤濕劑),其中潤濕劑是影響被鍍物(導線(xiàn)架,銅箔基板,構裝基板)與金屬離子,光澤劑之類(lèi)等物質(zhì)之間附著(zhù)力好壞。鍍膜易剝離是因接口活性劑選用不對或是濃度不對所造成。

      1.如何選定附著(zhù)力好的電鍍液主要是電鍍液供貨商配方問(wèn)題,使用者可依供貨商所提供電鍍液實(shí)際去鍍看看結果如何而選定,選定后以這新電鍍液去測量表面張力值,以這個(gè)值當進(jìn)料檢驗標準值。電鍍液效果好壞還有因選用電鍍設備有關(guān),如使用何種電源供應器,選用何種電源供應器技術(shù)原理,是整個(gè)電鍍設備的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。

      2.制程中電鍍液表面張力監控理論上電鍍液表面張力愈小,表示電鍍液愈容易滲入小縫隙里面,愈容易在被鍍物表面潤濕,也就是愈容易使用金屬離子鍍上去。但在品質(zhì)與經(jīng)濟效益需取得平衡點(diǎn),故表面張力值需控制在哪一點(diǎn),這必須有賴(lài)使用者去抓。因每一家所考慮的都不一樣,故無(wú)一定標準。

      但有一點(diǎn)需先抓出來(lái),因為超過(guò)CMC點(diǎn)后,表面張力反而不會(huì )改變,不但沒(méi)達到預期效果且浪費接口活性劑。在CMC點(diǎn)之前的任何表面張力值,選一點(diǎn)你們認為制程上的,作為監控的標準值。當CMC點(diǎn)與標準值定下來(lái)后,再定時(shí)作電鍍液取樣量測。

      3.結論假設金屬離子(欲鍍物)濃度是在控制范圍內,但因無(wú)法滲入較小縫隙內,會(huì )造成縫隙內厚度不均勻甚至沒(méi)鍍到,或因潤濕性不好除了厚度不均勻外,更是造成易剝離主要原因。表面張力計與底材表面自由能分析儀界面科學(xué)領(lǐng)域中,有一物化性質(zhì)很值得去了解與應用它,尤其在精密化學(xué),半導體,光電等新興科技產(chǎn)業(yè),在研發(fā),制程改善和品保方面常會(huì )碰到界面上瓶頸問(wèn)題,但因人們沒(méi)深入去了解此一物化現象,似懂非懂,沒(méi)有很清晰建立起正確觀(guān)念,這些觀(guān)念就是液體表面張力,固體表面自由能與表面自由能分布,和潤濕功在實(shí)務(wù)解釋?xiě)蒙纤淼囊饬x如何,因而無(wú)法利用這些觀(guān)念去發(fā)現問(wèn)題之所在,以謀求解決之道。只要把這物化性質(zhì)清晰了解后,配合表面張力計和底材表面自由能分析儀的數據,相信可以解決許多表面張力方面的問(wèn)題。

       

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