Технология тестирования поверхностно - активных веществ на динамическое поверхностное натяжение: на основе Аши ® Улучшение технологии Wilhelmy Plate

Значение прибора поверхностного натяжения при испытании динамического поверхностного натяжения

1.1 Физическая природа поверхностного натяжения

Поверхностное натяжение является ключевым параметром, характеризующим характеристики жидкого интерфейса, и оказывает широкое влияние в промышленных применениях. использоватьприбор поверхностного натяженияСпособность точно измерять взаимодействия между молекулами жидкости, особенно в динамической среде, имеет решающее значение для таких отраслей, как краски, лекарства, продукты питания и т. Д. Например, поверхностное натяжение чистой воды при 20°C составляет около 72 мН / м, а после добавления ПАВ это значение может быть уменьшено до 30 - 40 мН / м, что влияет на растягивающие свойства капель.

1.2 Временная зависимость от динамического поверхностного натяжения

Динамическое поверхностное натяжение (DST) описывает процесс изменения поверхностного натяжения со временем. современныйприбор поверхностного натяженияВысокоскоростная технология отбора проб позволяет отслеживать динамику адсорбции поверхностно - активных веществ в миллисекундном масштабе времени. Например, при измерении раствора SDS методом Wilhelmy Plate при недостаточном временном разрешении прибора ключевые данные на начальном этапе адсорбции могут быть упущены, что может повлиять на достоверность экспериментальных выводов.

Методы динамических испытаний поверхностного натяжения и их преимущества и недостатки

2.1 Традиционные методы тестирования поверхностного натяжения

Методы испытаний различаются по точности измерений, временному разрешению и сфере применения. Как показано в таблице ниже:

2.2 Технические узкие места динамического поверхностного натяжения

традицияприбор поверхностного натяженияОсновные проблемы в динамическом тестировании включают:

• Задержка механической реакцииМетод Wilhelmy Plate обычно использует шаговые двигатели, что приводит к минимальному временному шагу > 50 мс, который не отвечает требованиям тестирования динамических процессов.

• Пропускная способность датчика ограничена:: Частота отбора проб обычных датчиков давления < 100 Гц, что затрудняет анализ адсорбции поверхностно - активных веществ миллисекундного уровня.

• Проблема интерфейсных возмущений:: Микроконвективные эффекты во время инфильтрации могут влиять на точность данных, что приводит к отклонению теста.

3. Аша ® Технически усовершенствованный прибор поверхностного натяжения Wilhelmy Plate

3.1 Интеллектуальная коррекция скорости проникновения

Аша! ® Технический проходРегулирование скорости движения платиновой пластины с обратной связью в реальном времениОбеспечить синхронизацию адсорбционной динамики с формированием интерфейса. Используются следующие алгоритмы:

vn+1=vn+k vnvnγγ γv_{n+1} = v_n + k \cdot \frac{\partial t}{\partial \gamma}vn+1=vn+k γ γ t

Среди них vnv nvn - текущая скорость проникновения, а гамма \ gamma - поверхностное натяжение. Этот метод позволяетприбор поверхностного натяженияВременная разрешающая способность увеличена с традиционных > 100 мс до 1 мс, что позволяет точно анализировать адсорбционные процессы.

3.2 Высокоточные измерения пьезоэлектрических керамических датчиков

По сравнению с традиционными датчиками пьезоэлектрические керамические датчики обеспечивают более быструю реакцию и более высокую точность:

При испытании раствора 0,1 CMC Triton X - 100прибор поверхностного натяженияС помощью пьезоэлектрических датчиков можно зафиксировать резкое падение натяжения при t = 2 мс (дельта - гамма = 15 мН / м), в то время как традиционный метод не может отличить этот процесс.

3.3 Повышение характеристик динамического поверхностного натяжения

Использовать ASA ® Техническийприбор поверхностного натяженияИмеются следующие преимущества:

• Разрешение по времени:: Интервал выборки данных 1 мс, который позволяет анализировать быстрые адсорбционные процессы.

• точность управления движением:: Отклонение пьезоэлектрического привода от < 0,1 мкм, чтобы избежать возмущений интерфейса.

• динамическая коррекция угла контакта:: Расчет угла контакта путем приведения кривой увлажнения в соответствие, уменьшение отклонения до ±0,5 °.

4. Анализ ограничений методов статического тестирования

традицияприбор поверхностного натяженияВ статических тестах возникают следующие проблемы:

• Несбалансированность во времени:: Время погружения - оттягивания методом Wilhelmy Plate (10 - 30 секунд) намного превышает время адсорбции поверхностно - активного вещества (< 1 секунда), что приводит к отсутствию данных измерений.

• отклонение от интерфейса возмущения:: Чрезмерная скорость проникновения может привести к микроконвекции, в результате чего измеренные значения поверхностного натяжения являются высокими.

5. Анализ экспериментальных данных прибора поверхностного натяжения

5.1 Экспериментальные условия

• Испытательный образец:: Sample1 (неионные поверхностно - активные вещества с разветвленной цепью), Sample2 (анионные поверхностно - активные вещества с прямой цепью)

• оборудование: Аша ® Технология Wilhelmy Plateприбор поверхностного натяжения(Частота выборки 1 кГц)

• окружающая среда:: Температура 25 ± 0,1 °C, влажность 50% RH

5.2 Динамический анализ адсорбции

Экспериментально были измерены временные - натяжные кривые двух поверхностно - активных веществ, которые показали:

• Начальная фаза (t < 10 мс): натяжение Sample1 падает быстрее (72 → 58 мН / м), Sample2 относительно медленно (72 → 55 мН / м).

• Стадия стабилизации (t > 500 мс): равновесное поверхностное натяжение Sample1 40,3 мН / м, Sample2 38,7 мН / м.

Параметры адсорбционной динамики, рассчитанные на основе соответствующих данных, являются следующими:

Результаты показали, что разветвленная цепная структура Sample1 снижает энергетическую базу расположения молекул и повышает скорость адсорбции, в то время как электростатическое отталкивание сульфоновой группы Sample2 влияет на адсорбционный баланс.

6. Заключение

1. динамический тензорометрДолжна быть высокая временная разрешающая способность для согласования динамических характеристик адсорбции ПАВ;

2. Аша! ® Технические усовершенствованияприбор поверхностного натяженияИспользование пьезоэлектрического керамического датчика и интеллектуального алгоритма проникновения, так что разрешение времени увеличивается до 1 мс, отклонение < 1%;

3. Эта технология подходит для исследований поверхностно - активных веществ в таких отраслях, как краски, чернила и косметика, и может обеспечить точную поддержку данных динамического поверхностного натяжения.