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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(rùn)濕原理

當(dāng)液體與基材接觸時(shí)，會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)形成液-固界面，短時(shí)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(rùn)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(lái)的此時(shí)刻動(dòng)態(tài)表面張力越小，最終的潤(rùn)濕效果越好。

表面張力的測(cè)量方法

主流測(cè)試方法有兩類(lèi)：

靜態(tài)表面張力測(cè)試：鉑金環(huán)或鉑金板→ 與時(shí)間無(wú)關(guān)（即靜態(tài)表面張力體現(xiàn)的是表面張力的最終結(jié)果）；

動(dòng)態(tài)表面張力測(cè)試：最大氣泡壓力法 → 與時(shí)間相關(guān)（即動(dòng)態(tài)表面張力體現(xiàn)的是表面張力變化過(guò)程）。

從材料潤(rùn)濕的角度，與時(shí)間無(wú)關(guān)的潤(rùn)濕條件，關(guān)注靜態(tài)表面張力值即可；

與時(shí)間相關(guān)的潤(rùn)濕條件和清洗槽表面活性劑的添加，動(dòng)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(yīng)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(kuò)散和吸附到新形成界面并影響其表面張力。進(jìn)一步，發(fā)揮作用的是表面活性劑的吸附過(guò)程快慢，以及在短時(shí)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(huì)尋找許多表面活性劑來(lái)測(cè)試不同環(huán)境下的實(shí)際效果，對(duì)于研發(fā)與生產(chǎn)都需要花費(fèi)大量時(shí)間與成本。

由于表面張力依賴(lài)于表面活性劑的含量，所以我們可以通過(guò)測(cè)定液體表面張力來(lái)監(jiān)控表面活性劑的變化。此外，溫度同樣會(huì)影響表面張力；測(cè)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(chǎng)上已經(jīng)有多種測(cè)量液體表面張力的儀器，有的測(cè)的是靜態(tài)的、有的測(cè)的是動(dòng)態(tài)的。

為什么要測(cè)液體動(dòng)態(tài)表面張力——案例解讀

1、許多有表面活性劑參與的化學(xué)和物理過(guò)程是以毫秒計(jì)的。例如各種涂裝、印刷、電鍍工藝中的潤(rùn)濕、清洗過(guò)程，如打印墨水從打印噴頭噴到紙張等底材的瞬間過(guò)程，各種各樣材料的印刷等都屬于動(dòng)態(tài)過(guò)程。對(duì)于這些應(yīng)用，就要求檢測(cè)短時(shí)間內(nèi)的動(dòng)態(tài)表面張力值而非靜態(tài)表面張力值。

2、在有關(guān)CMC（臨界膠束濃度）值的研發(fā)時(shí)，當(dāng)表面活性劑的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)CMC值時(shí)，改變表面活性劑的濃度不會(huì)改變平衡態(tài)的表面張力（靜態(tài)表面張力），而通過(guò)動(dòng)態(tài)表面張力測(cè)量，即使?jié)舛冗_(dá)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(xué)和物理過(guò)程是以毫秒計(jì)的。例如各種底材表面的清洗、浸濕過(guò)程，打印墨水從打印噴頭噴到紙張等底材的瞬間過(guò)程，各種各樣材料的印刷等都屬于動(dòng)態(tài)過(guò)程。對(duì)于這些應(yīng)用，就要求檢測(cè)段時(shí)間內(nèi)的動(dòng)態(tài)表面張力值而非靜態(tài)表面張力值。

2、在有關(guān)CMC值的研發(fā)時(shí)，當(dāng)表面活性劑的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)臨界膠束濃度時(shí)，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(guò)動(dòng)態(tài)表面張力測(cè)量時(shí)即使?jié)舛冗_(dá)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(dòng)態(tài)至靜態(tài)的表面張力。

可以看到三個(gè)配方的靜態(tài)表面張力很相近（最右邊的數(shù)值），而動(dòng)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(dòng)態(tài)表面張力儀客戶名單（部分）