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表面張力系數(shù)的定義

液體的表面張力系數(shù)σ是指在恒溫條件下，表面張力所引起的表面功與其引起的面積變化之比。受表面活性劑特性的影響，液體中的表面活性劑在液體內(nèi)部保持平衡狀態(tài)；但在液體與空氣界面表面活性劑分子的親水基伸向液體，疏水基伸向空氣。

潤濕原理

當液體與基材接觸時，會在極短時間內(nèi)形成液-固界面，短時間內(nèi)遷移至固體界面上的表面活性劑分子數(shù)量決定了最終的潤濕效果。遷移到界面的表面活性劑分子數(shù)量越多，即反映出來的此時刻動態(tài)表面張力越小，最終的潤濕效果越好。

表面張力的測量方法

主流測試方法有兩類：

靜態(tài)表面張力測試：鉑金環(huán)或鉑金板→ 與時間無關（即靜態(tài)表面張力體現(xiàn)的是表面張力的最終結(jié)果）；

動態(tài)表面張力測試：最大氣泡壓力法 → 與時間相關（即動態(tài)表面張力體現(xiàn)的是表面張力變化過程）。

從材料潤濕的角度，與時間無關的潤濕條件，關注靜態(tài)表面張力值即可；

與時間相關的潤濕條件和清洗槽表面活性劑的添加，動態(tài)表面張力監(jiān)控尤其重要。

表面張力數(shù)值如何發(fā)揮作用？

代表了表面活性劑的變化。表面活性劑被廣泛應用于許多工業(yè)中，發(fā)揮作用的是它們的表面活性，即它們擴散和吸附到新形成界面并影響其表面張力。進一步，發(fā)揮作用的是表面活性劑的吸附過程快慢，以及在短時間內(nèi)表面張力的下降速度，要符合使用者的需求。因此使用者可能會尋找許多表面活性劑來測試不同環(huán)境下的實際效果，對于研發(fā)與生產(chǎn)都需要花費大量時間與成本。

由于表面張力依賴于表面活性劑的含量，所以我們可以通過測定液體表面張力來監(jiān)控表面活性劑的變化。此外，溫度同樣會影響表面張力；測量表面張力也可以用于分析一種或多種表面活性劑混合的臨界膠束濃度。

目前市場上已經(jīng)有多種測量液體表面張力的儀器，有的測的是靜態(tài)的、有的測的是動態(tài)的。

為什么要測液體動態(tài)表面張力——案例解讀

1、許多有表面活性劑參與的化學和物理過程是以毫秒計的。例如各種涂裝、印刷、電鍍工藝中的潤濕、清洗過程，如打印墨水從打印噴頭噴到紙張等底材的瞬間過程，各種各樣材料的印刷等都屬于動態(tài)過程。對于這些應用，就要求檢測短時間內(nèi)的動態(tài)表面張力值而非靜態(tài)表面張力值。

2、在有關CMC（臨界膠束濃度）值的研發(fā)時，當表面活性劑的濃度遠遠超過CMC值時，改變表面活性劑的濃度不會改變平衡態(tài)的表面張力（靜態(tài)表面張力），而通過動態(tài)表面張力測量，即使?jié)舛冗_到CMC值的幾倍也能看出不同濃度下表面活性劑的顯著區(qū)別。

舉例：

1、許多有表面活性劑參與的化學和物理過程是以毫秒計的。例如各種底材表面的清洗、浸濕過程，打印墨水從打印噴頭噴到紙張等底材的瞬間過程，各種各樣材料的印刷等都屬于動態(tài)過程。對于這些應用，就要求檢測段時間內(nèi)的動態(tài)表面張力值而非靜態(tài)表面張力值。

2、在有關CMC值的研發(fā)時，當表面活性劑的濃度遠遠超過臨界膠束濃度時，改變表面活性劑的濃度不改變平衡態(tài)的表面張力（靜態(tài)表面張力），而通過動態(tài)表面張力測量時即使?jié)舛冗_到四倍的臨界膠束濃度也能看出它的顯著作用。

例如：下圖中，紅、綠、黃色分別代表三種表面活性劑濃度從低到高的液體配方的動態(tài)至靜態(tài)的表面張力。

可以看到三個配方的靜態(tài)表面張力很相近（最右邊的數(shù)值），而動態(tài)表面張力（左邊的數(shù)據(jù)）才能體現(xiàn)出配方之間的性能差異較大。

析塔動態(tài)表面張力儀客戶名單（部分）