采用悬滴法测量液体/和液体流体体系的表界面张力,与经典的建立在测力(称重)基础上的Wilhelmy平板法和Du Nouy吊环法相比,具有以下优点:
1. 操作Z简便、省时。悬滴法在计算机数字化后已成为所有方法中操作上Z方便、简易的方法,能很快取得准确可靠的结果。
2. 测量范围广:小至约0.001mN/m,大到上百上千mN/m都可用这一方法测量。
3. 测量精度高,重复性好:如前所述,现代的、基于液滴整个轮廓分析的悬滴法在一般实验条件下精度就可以达到约0.1%。
4. 是所有方法中液体用量Z小的方法。液滴小至约10微升就能准确测定,所以原则上只需要几十微升的液体就可测量。
5. 测量的探针对形成的表/界面施加的影响Z小:液滴事实上只与管端口的截面或管的外管壁(如果液体能很好润湿管壁的话)有少量接触,此一接触面积与整个液滴的表面积相比是很小的。这对研究表面活性剂体系以及其它的自组织体系尤其重要,因为经典的测量方法如Du Nouy吊环法和Wilhelmy Plate 薄板法很难避免使 用的吊环或薄板本身对表面活性剂(或其它的自组织体系)在表面的吸附(absorption)和分子的组织排列产生影响。
6. 对液体的粘度Z不敏感:由于上述的很小的接触面积,使得液滴能很快达到平衡,所以悬滴法是Z适合测量高粘度液体的方法。事实上如果一液体由于粘度太大而无法用悬滴法测量,也就很难找到其他的合适方法。正是由于这一原因,悬滴法被广泛采用测量高粘度的高分子融体和高分子溶液的表/界面张力。
7. 非常适合高温、高压下的测量。悬滴法常备用于温度高达上千度,压力高达几百巴的环境下的测量。
8. 适用于进行动态测量:可从表/界面形成后的约0.1秒(甚至可低到几十微妙)起,对表/界面进行时间依赖性测量(可长至几小时,几天,...)。此方法的动态测量尤其适合研究表面活性剂体系。不但可以考察表面活性剂的扩散速度,而且可以测量CMC,表面活性分子在表面所占的面积等。
9. 适用于进行表面粘/弹性(Surface Rheology)的研究:在适当硬件的支持下( 如高精度注射泵或压电单元),悬滴的表面积或体积都可以得到控制,并使其随着时间按某一模式发生变化,同时跟踪液滴界面表面张力的变化,就可分析得到体系(界面)的粘/弹性模量,这对研究乳化剂的性能很有帮助。悬滴的表面积其实是一微形的Langmuir槽 (Trog),许多以前得运用Langmuir槽的研究工作,不少可以通过悬滴法来代替,同时大大减少了液体的用量。
DropMeter™ Element A-60(T)光学表界面张力测量仪硬件主要配置:
相机:USB2.0工业数字相机,分辨率:752×480,视频速度:30fps。
镜头:高精度工业视觉定焦镜头。
加液装置:手动微分头驱动精密液体注射器。
恒温测试室:适用温度范围:-10℃~95℃,测试室视窗尺寸:26×29.5mm。(需配备外接循环水浴)。
光源:LED冷光源。
DropMeter™ Element A-60(T)光学表界面张力测量仪技术参数及主要功能:
1. 表面/界面张力测量:
测量方法:悬滴法(Pendant Drop)
测量范围:约0.01 ~ 2000 mN/m
测量分辨率:±0.01 mN/m
测量精度:0.1%(相对于测量值)
运用完整液滴轮廓分析法(非传统的选择平面法),全自动。同时支持局部悬滴法(Pendant Drop with NO Apex)。
计算量包括表界面张力和液滴几何尺寸(体积,表面积,Z大直径,高度等)及这些参数随时间的变化。
2. 录像及录像文件计算:
录像速度:3/10/30fps可选;
保存的录像可随意剪切,可对整个或局部(包括多个不连续片断)录像进行自动计算。
3. 物质数据库:软件带有自己的物质数据库,近150种常用的液、固体物质记录。
4. 视野范围:约8.1×5.1mm(宽×高)。
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