農(nóng)藥行業(yè)應(yīng)用表面張力儀測(cè)試農(nóng)藥的表面張力值已經(jīng)有很長(zhǎng)一時(shí)間了。長(zhǎng)期以來,應(yīng)用于農(nóng)藥行業(yè)的表面張力測(cè)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(cè)量?jī)x測(cè)試葉片上水接觸角值以及農(nóng)藥的接觸角值長(zhǎng)期以來并不是很受重視。這一方面是由于表面張力測(cè)試更為簡(jiǎn)單易懂的原因造成,另一方面也是由于接觸角測(cè)量?jī)x相對(duì)于表面張力儀而言,價(jià)格更貴,研發(fā)經(jīng)費(fèi)不足同時(shí)也是接觸角測(cè)量?jī)x在農(nóng)藥行業(yè)應(yīng)用量不足的原因。
一、表面張力儀與農(nóng)藥表面張力測(cè)試
在應(yīng)用鉑金環(huán)法(DuNouy Ring method)測(cè)試農(nóng)藥表面張力值時(shí),通常是通過測(cè)試農(nóng)藥的多次重復(fù)表面張力值來實(shí)現(xiàn)的。而鉑金環(huán)法表面張力儀通常僅能夠測(cè)試靜態(tài)的表面張力值,因而,在實(shí) 際的指導(dǎo)意義中僅能夠通過參考文獻(xiàn)或相關(guān)技術(shù)資料介紹來簡(jiǎn)單的評(píng)估,當(dāng)表面張力降低至多少多少值后,此時(shí)可以認(rèn)為農(nóng)藥在葉片表面是可以形成有效潤(rùn)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(cè)量,因而,動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕性評(píng)估的欠缺,造成了具體實(shí)際應(yīng)用中存在理論與實(shí)際效果的偏差。
同時(shí),無(wú)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(cè)試農(nóng)藥的上層液體的表面張力值。事實(shí)上,混合體系通常會(huì)存在表面張力或界面張力分層效應(yīng),我們稱為表面張力三明治效應(yīng)。
通常而言,表面張力三明冶效應(yīng)是指由于體系是混合體系時(shí),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(yīng)。
白金材法、鉑金環(huán)法以及大氣泡法三明治效應(yīng)測(cè)值示意圖:只能測(cè)試得到上面一層的表面張力值。
旋轉(zhuǎn)滴法表面張力或界面張力測(cè)試方法,僅能夠測(cè)試內(nèi)一層的表面張力值(輕的那層)
品智創(chuàng)思技術(shù)的雙液滴法可以同時(shí)測(cè)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(shí)測(cè)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(shí)上很難形成對(duì)農(nóng)藥與葉片接觸層的表面張力測(cè)量。因而,目前測(cè)得的表面張力值與實(shí)際可應(yīng)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(shí)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(cè)量驅(qū)油劑和原油之間的界面張力。上述分類盡管不是十分嚴(yán)謹(jǐn),但符合一般用戶習(xí)慣的理解,在下文中繼續(xù)沿用。
全自動(dòng)張力儀是一種用物理方法代替化學(xué)方法的簡(jiǎn)單易行的測(cè)試儀器,用其可以迅速準(zhǔn)確地測(cè)出各種液體的表/界面張力值。不僅是科研、教學(xué)之必備儀器,還應(yīng)用于絕大部分生產(chǎn)行業(yè)。測(cè)量方法主要有鉑金板法、鉑金環(huán)法、旋轉(zhuǎn)滴法、懸滴法、氣泡壓力法.
●鉑金板法:當(dāng)感測(cè)浸入到被測(cè)液體后,白金板周圍就會(huì)受到表面張力的作用,液體的表面張力會(huì)將白金板盡量地往下拉。當(dāng)液體表面張力及其他相關(guān)的力與平衡力達(dá)到均衡時(shí),感測(cè)白金板就會(huì)停止向液體內(nèi)部浸入。這時(shí)候,儀器的平衡感應(yīng)器就會(huì)測(cè)量浸入深度,并將它轉(zhuǎn)化為液體的表面張力值。
●鉑金環(huán)法:由于被廣泛應(yīng)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(jiǎn)便而被廣泛使用。白金環(huán)法這個(gè)稱法是因測(cè)試部分與液體樣品間會(huì)形成一個(gè)環(huán)形而得的。
●旋轉(zhuǎn)滴法:旋滴法的基本原理是根據(jù)Bashforth-Adams方程從滴的形狀和尺寸求出界面張力,通過旋轉(zhuǎn)使液滴處于一定的離心力場(chǎng)之中,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可改變液滴的平衡形狀以便于測(cè)定。主要測(cè)量超低界面張力。
●懸滴法:通過處理最大的液滴的圖像來計(jì)算表面張力
●氣泡壓力法:毛細(xì)管與氣體接口和靈敏壓力傳感器相連,氣體通過毛細(xì)管,在毛細(xì)管端形成氣泡,并測(cè)出此氣泡的壓力,轉(zhuǎn)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(chǎn)生的沿表面作用于任一界線上的張力,表面張力是物質(zhì)的特性,其大小與溫度和界面兩相物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。
很多宏觀的問題都可以通過測(cè)量表面張力來解決。如在陶瓷噴墨行業(yè)中,墨水在動(dòng)態(tài)表面張力不合適的情況下,會(huì)發(fā)生拉線、團(tuán)聚、斜噴、顯色等問題。
涂料行業(yè)的縮孔、潤(rùn)濕、流平、針孔、縮邊、鏡框效應(yīng)、長(zhǎng)波短波等問題,都與表面張力有關(guān)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(yàn)、出廠質(zhì)檢等問題。所以表面張力儀的出現(xiàn),解決了非常多的實(shí)質(zhì)性問題。
表面張力儀測(cè)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(huì)受到這些吸引力的作用,譬如氣泡在液體中形成會(huì)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(cè)量表面張力。
空氣經(jīng)由毛細(xì)管進(jìn)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(gè)過程壓力會(huì)上升到最大值,氣泡半徑最小。此時(shí)氣泡的半徑等于毛細(xì)管半徑,氣泡成半球狀。
此后,氣泡破裂并脫離毛細(xì)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(jì)算出表面張力
表面張力儀三項(xiàng)強(qiáng)大功能:
獨(dú)立模式—快速質(zhì)量監(jiān)控
快速、可靠的質(zhì)量控制模式。設(shè)定測(cè)量參數(shù)后可以準(zhǔn)確測(cè)量并顯示表面張力值。
自動(dòng)模式—研發(fā)的理想工具
能夠獨(dú)立設(shè)定測(cè)量范圍、測(cè)試數(shù)據(jù)數(shù)目、測(cè)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(chǎn)過程中的連續(xù)監(jiān)控模式。用戶能夠容易調(diào)整測(cè)量參數(shù)。
表面張力儀的使用有時(shí)需要進(jìn)行校準(zhǔn),如何進(jìn)行呢?
1、打開表面張力儀電源開關(guān),將鉑金環(huán)輕輕的掛在平衡桿上,將樣品杯內(nèi)加入純凈水至下刻度線,并放在儀器工作臺(tái)上,準(zhǔn)備測(cè)試。
2、在儀器的參數(shù)設(shè)置里的密度、環(huán)境溫度、鉑金環(huán)半徑、鉑金環(huán)的周長(zhǎng)等設(shè)置好。
3、按下“砝碼標(biāo)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(jìn)行標(biāo)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(zhǔn)了,先按下"純水標(biāo)定”鍵儀器自動(dòng)進(jìn)入校準(zhǔn)測(cè)定了;
當(dāng)測(cè)定結(jié)束后,儀器顯示71-72張力值之間時(shí),說明儀器正常,已經(jīng)達(dá)到可以測(cè)定樣品的狀態(tài)。
該表面張力儀為合格產(chǎn)品,校準(zhǔn)完成。
當(dāng)然,表面張力儀的應(yīng)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(dāng)在應(yīng)用過程中,會(huì)直接影響質(zhì)量。通過高速的公式、化學(xué)方子預(yù)測(cè)比較,可更準(zhǔn)確的加強(qiáng)應(yīng)用性能。
2、可用于測(cè)試氣霧劑的噴霧方子、化學(xué)公式的比較,主要是衡量表面活性分子的擴(kuò)散時(shí)間。
3、儀器的模擬輸出包括微分壓力傳感器訊息,會(huì)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(kuò)散準(zhǔn)確的測(cè)量值及它的移動(dòng)訊息。
4、測(cè)量半導(dǎo)體工業(yè)的電鍍液槽里電鍍液的表面張力,可以準(zhǔn)確決定電鍍液的濃度及添加劑的應(yīng)用份量。
5、在線表面張力測(cè)試,用于過程分柝與控制,可達(dá)致產(chǎn)品均質(zhì)優(yōu)化及減低損耗,整體來說是降低生產(chǎn)成本、質(zhì)量監(jiān)控。
6、臨界膠速表面活性劑濃度相對(duì)表面張力,可以很快由測(cè)繪標(biāo)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(cè)試可研究清潔劑的方子,從而優(yōu)化它的功能。