農藥行業(yè)應用表面張力儀測試農藥的表面張力值已經有很長一時間了。長期以來,應用于農藥行業(yè)的表面張力測試儀器通常為鉑金板法或鉑金環(huán)法的儀器,其中,以鉑金環(huán)法儀器占80%以上的份額。而采用接觸角測量儀測試葉片上水接觸角值以及農藥的接觸角值長期以來并不是很受重視。這一方面是由于表面張力測試更為簡單易懂的原因造成,另一方面也是由于接觸角測量儀相對于表面張力儀而言,價格更貴,研發(fā)經費不足同時也是接觸角測量儀在農藥行業(yè)應用量不足的原因。
一、表面張力儀與農藥表面張力測試
在應用鉑金環(huán)法(DuNouy Ring method)測試農藥表面張力值時,通常是通過測試農藥的多次重復表面張力值來實現的。而鉑金環(huán)法表面張力儀通常僅能夠測試靜態(tài)的表面張力值,因而,在實 際的指導意義中僅能夠通過參考文獻或相關技術資料介紹來簡單的評估,當表面張力降低至多少多少值后,此時可以認為農藥在葉片表面是可以形成有效潤濕的。而鉑金環(huán)法表面張力儀或大部分鉑金板法的表面張力儀目前均為靜態(tài)表面張力測量,因而,動態(tài)潤濕性評估的欠缺,造成了具體實際應用中存在理論與實際效果的偏差。
同時,無論是鉑金板法還是鉑金環(huán)法的表面張力儀,目前只能做到測試農藥的上層液體的表面張力值。事實上,混合體系通常會存在表面張力或界面張力分層效應,我們稱為表面張力三明治效應。
通常而言,表面張力三明冶效應是指由于體系是混合體系時,由于密度不同、成份濃度不同、微乳液的分布不同等等原因造成不同層之間的界面張力或表面張力值的不同,表面張力的特殊性分層效果我們稱為表面張力的三明冶效應。
白金材法、鉑金環(huán)法以及大氣泡法三明治效應測值示意圖:只能測試得到上面一層的表面張力值。
旋轉滴法表面張力或界面張力測試方法,僅能夠測試內一層的表面張力值(輕的那層)
品智創(chuàng)思技術的雙液滴法可以同時測得上面一層和下面一層的表面或界面張力值。(雙液滴法是指同時測試懸滴和約束停滴法兩種液滴狀態(tài)的表面張力或界面張力值)
因而,采用鉑金環(huán)法或鉑金板法的表面張力儀事實上很難形成對農藥與葉片接觸層的表面張力測量。因而,目前測得的表面張力值與實際可應用的層存在偏差。
我們一般把液相-氣相之間的張力稱為表面張力,例如我們說20℃時水的表面張力是72.75,就是指水與空氣界面上的表面張力。我們又把液相-液相之間的張力稱為界面張力,如石油行業(yè)三次采油需要測量驅油劑和原油之間的界面張力。上述分類盡管不是十分嚴謹,但符合一般用戶習慣的理解,在下文中繼續(xù)沿用。
全自動張力儀是一種用物理方法代替化學方法的簡單易行的測試儀器,用其可以迅速準確地測出各種液體的表/界面張力值。不僅是科研、教學之必備儀器,還應用于絕大部分生產行業(yè)。測量方法主要有鉑金板法、鉑金環(huán)法、旋轉滴法、懸滴法、氣泡壓力法.
●鉑金板法:當感測浸入到被測液體后,白金板周圍就會受到表面張力的作用,液體的表面張力會將白金板盡量地往下拉。當液體表面張力及其他相關的力與平衡力達到均衡時,感測白金板就會停止向液體內部浸入。這時候,儀器的平衡感應器就會測量浸入深度,并將它轉化為液體的表面張力值。
●鉑金環(huán)法:由于被廣泛應用于du Nouy表面張力儀,這種方法又稱為du Nouy法,并因之操作簡便而被廣泛使用。白金環(huán)法這個稱法是因測試部分與液體樣品間會形成一個環(huán)形而得的。
●旋轉滴法:旋滴法的基本原理是根據Bashforth-Adams方程從滴的形狀和尺寸求出界面張力,通過旋轉使液滴處于一定的離心力場之中,調節(jié)轉速可改變液滴的平衡形狀以便于測定。主要測量超低界面張力。
●懸滴法:通過處理最大的液滴的圖像來計算表面張力
●氣泡壓力法:毛細管與氣體接口和靈敏壓力傳感器相連,氣體通過毛細管,在毛細管端形成氣泡,并測出此氣泡的壓力,轉換成表面張力。
表面張力是液體表層分子之間的引力不均衡而產生的沿表面作用于任一界線上的張力,表面張力是物質的特性,其大小與溫度和界面兩相物質的性質有關。
很多宏觀的問題都可以通過測量表面張力來解決。如在陶瓷噴墨行業(yè)中,墨水在動態(tài)表面張力不合適的情況下,會發(fā)生拉線、團聚、斜噴、顯色等問題。
涂料行業(yè)的縮孔、潤濕、流平、針孔、縮邊、鏡框效應、長波短波等問題,都與表面張力有關系;
可利用表面張力儀解決配方研發(fā)、成本優(yōu)化、添加量確定、來料檢驗、出廠質檢等問題。所以表面張力儀的出現,解決了非常多的實質性問題。
表面張力儀測試原理:
表面張力儀是以鼓泡法為原理的表面張力儀。通過液體分子間的吸引力,液體里面的空氣氣泡同樣會受到這些吸引力的作用,譬如氣泡在液體中形成會受到表面張力的擠壓。
氣泡的半徑越小,它所有的壓力就越大。通過與外部氣泡相比,增加的壓力可用于測量表面張力。
空氣經由毛細管進入液體,隨著氣泡形成外凸,氣泡的半徑也隨之連續(xù)不斷的減小。
這個過程壓力會上升到最大值,氣泡半徑最小。此時氣泡的半徑等于毛細管半徑,氣泡成半球狀。
此后,氣泡破裂并脫離毛細管,新氣泡繼續(xù)形成。把過程中的氣泡壓力特征曲線描繪出來,我們就可以用它來計算出表面張力
表面張力儀三項強大功能:
獨立模式—快速質量監(jiān)控
快速、可靠的質量控制模式。設定測量參數后可以準確測量并顯示表面張力值。
自動模式—研發(fā)的理想工具
能夠獨立設定測量范圍、測試數據數目、測量的平均值,是研發(fā)的理想工具。
在線模式—易于過程監(jiān)控
表面張力儀具有專門用于生產過程中的連續(xù)監(jiān)控模式。用戶能夠容易調整測量參數。
表面張力儀的使用有時需要進行校準,如何進行呢?
1、打開表面張力儀電源開關,將鉑金環(huán)輕輕的掛在平衡桿上,將樣品杯內加入純凈水至下刻度線,并放在儀器工作臺上,準備測試。
2、在儀器的參數設置里的密度、環(huán)境溫度、鉑金環(huán)半徑、鉑金環(huán)的周長等設置好。
3、按下“砝碼標定”鍵,把儀器配置的2克砝碼,掛在鉑金環(huán)掛鉤處,按儀器顯示器的提示,進行標定操作,按保存鍵退出。
4、以上操作完成后,就開始正式的儀器校準了,先按下"純水標定”鍵儀器自動進入校準測定了;
當測定結束后,儀器顯示71-72張力值之間時,說明儀器正常,已經達到可以測定樣品的狀態(tài)。
該表面張力儀為合格產品,校準完成。
當然,表面張力儀的應用也是極為廣泛,主要用于以下方面:
1、很多墨水、涂料都含有活躍的表面活性劑,當在應用過程中,會直接影響質量。通過高速的公式、化學方子預測比較,可更準確的加強應用性能。
2、可用于測試氣霧劑的噴霧方子、化學公式的比較,主要是衡量表面活性分子的擴散時間。
3、儀器的模擬輸出包括微分壓力傳感器訊息,會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訊息。
4、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。
5、在線表面張力測試,用于過程分柝與控制,可達致產品均質優(yōu)化及減低損耗,整體來說是降低生產成本、質量監(jiān)控。
6、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。
7、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。