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旋转滴界面张力仪:旋转滴界面张力仪测试技术的发展
点击次数:2893 发布时间:2009-09-04
旋转滴界面张力仪测试技术的发展
低界面张力现象首先为美国已故表面化学家Harkins等所报道。1926年,Harkins和Zollman在研究盐对界面张力的影响时发现,将油酸溶在苯中,氢氧化钠溶于水中后形成的液液界面张力比苯-水界面张力降低三个数量级,达到以0.04mN/m。这是当时测得的zui低界面张力值。他还发现,如果在苯水两相体系中含有油酸、氢氧化纳、油醇、氯化钠四种成份,则界面张力更低。在当时的技术条件下,其值小得无法测定。此现象在当时并无合理的解释,也未受到足够的重视。究其原因,一则当时生产上尚无迫切要求,二则尚无测定低界面张力的好方法。
1942年,Vonnegut首先应用旋转滴法测定表面与界面张力,并成功测定了低界面张力。此法测定的界面张力值可低达10-6mN/m的水平,为深入研究超低界面张力现象奠定了基础。(B.Vonnegut,Rev.Sci.Instr.11 6(1942))
1952年,Silberberg(A.Silberg, Ph.D. Thesis, University of Basel, Switzerland, 1952)用旋转滴法测试了聚合物体系的低界面张力值。同时,他提出了轴承发热现象和由此导致的对界面张力测值的影响。(注:温度变化时,通常温度超高,界面张力值越低。作为控制技术,通常我们采用恒温控制系统,基本控制这些因素的影响)。
1967年,Princen et al通过椭圆积分解决了旋转滴外形问题,为我们计算界面张力的确切值提供了非常有效的办法。他们测试了各种旋转速度下的旋转滴的界面张力值。但是,不同的是,他们是通过测试液滴的长度与体积来计算界面张力值,而不是通过测试液滴的直径来计算的。这样一来,需要不断的维持液滴量,否则液滴的体积的变化会非常大的。
1971年,Ryden和Albertsson使用了Princen et al的基本方法测试了一个界面张力值小于0.01mN/m的不相溶的两相聚合物体系。但是他们采用的旋转速度为200—450转/分。这个速度用于测试有粘度的聚合物可能适用,但是,对于低粘度样品而言,这个速度基本不符合要求。
同年,Patterson et al修改了测试方法后,用于测试溶化了的聚合物溶液。他们采用了测试液滴直径的方法来测试界面张力值,同时提出了经验校正因子值。
1975年,Torza设计了一个采用气浮轴承以避免轴承发热,同时,他还使用了磁性连接头,以避免轴的摆动。采用这种技术,转速可以提高到7000转/分钟,也减少了摆动。但是,这个速度再也没有超越。与此同时,他们采用了一种直径非常大的样品管作为测试用样品管。这种方法后来被采用到了现在被广泛采用的Texas德州大学的旋转滴界面张力仪中(TX500系列)。
1977年,Gash和Parrish发明了一种恒定转速旋转滴界面张力仪用于测定表面活性剂的界面张力值。他们通过一个铝合金连接件直接将样品管与马达连接,而不采用轴承。这种方法用于低于3600转/分时可能可以,但用于高速时,肯定不行。
 
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