動(dòng)態(tài)界面張力

　　多相體系中相之間存在著界面，處于界面的分子與處于相本體內(nèi)的分子所受壓力是不同的。氣體-液體界面、固體-液體界面、液體-液體界面，因界面分子受力不平衡，造成分子表面向液體內(nèi)部方向的作用力,此垂直液面方向的力即為界面張力。純水的界面張力根據(jù)溫度不同，約在72mN/m左右。

　　如果水中加了表面活性劑(如潤濕劑、流平劑等)就會(huì)影響液體的界面張力。在形成新的界面時(shí)，表面活性劑“跑到”新的界面是需要時(shí)間的。例如噴墨打印機(jī)的打印頭噴墨到紙張上只需要十幾毫秒(或更短時(shí)間)，乳膠漆滾涂到墻面上或汽車漆噴涂到工件上需要幾十到幾千毫秒，不同的表面活性劑“跑到”新的界面需要的時(shí)間不同，所以對產(chǎn)品的潤濕，流平性能的影響也有所不同。如下圖所示，圖1是Sita界面張力儀的毛細(xì)管剛形成新的氣泡(即新的界面時(shí))，表面活性劑只有少量聚集到新的界面上。隨界面形成的時(shí)間越久(即氣泡壽命越長)，表面活劑劑聚集到界面上就越多。Sita界面張力儀可以測出從15毫秒到15秒的動(dòng)態(tài)界面張力。

　　而普通的環(huán)法或板法測的只能是液體幾分鐘后達(dá)到平衡后的靜態(tài)界面張力(如上圖的最后一個(gè)數(shù)據(jù)：29nN/m)，而不能測試關(guān)鍵的剛形成新界面時(shí)的界面張力。

　　Sita界面張力儀用泡壓法不斷產(chǎn)生新的表面或邊界表面,如此表面活性物質(zhì)在測量過程中擴(kuò)散,此時(shí)界面張力值視表面活性物質(zhì)隨時(shí)間的擴(kuò)散能力而定。

　　因此許多清潔及潤濕過程的狀況及結(jié)果,完全受到動(dòng)態(tài)表面活性物質(zhì)的影響,所以能測量及記錄界面張力隨時(shí)間的變化情形,實(shí)在非常重要. Sita界面張力儀帶有毛細(xì)管，把毛細(xì)管沒入液面，使氣流通過毛細(xì)管,增加管內(nèi)空氣壓力,毛細(xì)管下端會(huì)產(chǎn)生氣泡,此氣泡球體的半徑不斷減小,直到氣泡半徑與毛細(xì)管半徑相同時(shí),氣泡開始脫離毛細(xì)管末端,此時(shí)氣泡壓力呈最大值,依據(jù)Laplace-relation 公式,此最大最小壓力差與界面張力有關(guān),因此藉由測量氣泡的壓力差可計(jì)算出此時(shí)的界面張力. 靜態(tài)水壓與毛細(xì)管沒入液面深度及液體密度有關(guān),此參數(shù)可藉由相對測量壓力差而互相消去,因此界面張力的測量不受毛細(xì)管沒入液面深淺的影響. 氣泡壽命稱為氣泡生成時(shí)間,定義為從毛細(xì)管開始產(chǎn)生氣泡(最小氣泡壓力時(shí))至氣泡球體半徑與毛細(xì)管半徑相等時(shí)的時(shí)間(最大氣泡壓力時(shí)),此后氣泡球面急速擴(kuò)大,使得氣泡球體半徑增加,因此氣泡壓力即逐步降低. 我們不需詳細(xì)知道毛細(xì)管的半徑,因?yàn)榇嗽诰€測量儀器,可隨時(shí)以純水進(jìn)行校正,此時(shí)毛細(xì)管半徑(或儀器的校正參數(shù))可自動(dòng)由壓力大小及純水界面張力數(shù)據(jù)得出. 此儀器的在線測量模式,可設(shè)定固定的氣泡產(chǎn)生頻率,以測量張力值的變化,如此待測液體界面張力隨時(shí)間的變化特性,可被記錄及在線監(jiān)控長達(dá)至數(shù)天時(shí)間. 注:鍍液中加潤濕劑(wetting agent)作為防止針孔劑(anti-pitting agents)時(shí)，界面張力測定可作為控制濕潤劑的參考,其它如清潔液中的表面活性劑(surfactants)也可以用界面張力測定來加以控制。