表面张力怎么测 表面张力怎么测试

一、测定在同一溶剂中一系列不同浓度的树脂溶液的表面张力以树脂含量对表面张力作图，外推至100％含量的树脂表面张力。

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二、在树脂固体膜上以 Zisman图解法测定，即测定与树脂无相互作用的，一系列不同表面张力的，同系列液体液滴的接触角。以接触角的余弦对液体的表面张力作图。外推至余弦为1，此处的表面张力即为树脂的固体临界表面张力(近似于表面张力)

三、按 ASTMD2578测定聚乙烯和聚丙烯塑料的润湿张力的方法那样，用与漆基成膜物树脂无相互作用的一系列不同表面张力的液体，滴在固体树脂膜上，在2秒钟的时间内能保持完整连续膜的液体的表面张力即是树脂(漆基成膜物)的润湿张力(近似表面张力)。这种方法最简便迅速。

四、漆基中固体成膜物的表面张力，也可以通过其组成与化学结构、比容等进行估算。其原理是用该树脂(漆基固体成膜物)的模型结构来估算表面张力。对于漆基在成膜过程中的表面张力变化估算，也可借助于计算机来编制计算程序。当然，这些微观的变化可提供色漆配方设计与评价时作参考，对提高色漆质量，防止涂膜在施工中出现病态都是很重要的。目前国外涂料公司及研究机构均在研究漆基的表面张力诸问题，应用现代波谱技术与计算机技术对界面微观状态进行研究。为使色漆配方设计与质量控制更加科学化，应借助各种检测仪器，提供各种量化数据，以逐步代替往常仅凭感官判断的方法。

五、采用各种表面张力测定仪器。

现将国外常用表面张力测定仪的类型简介如下，供参考。

表面张力的测量可以表面张力测试仪进行。

这些仪器基于测量施加在位于液-气或液-液界面处的探头上的力。探针连接到非常敏感的天平，并且感兴趣的液体界面与探针接触。

当探针与液体表面相互作用时，通过天平测得的力可用于计算表面张力，取决于以下因素：探针的尺寸和形状，探针与液体之间的接触角以及液体的表面张力，探头的大小和形状易于控制。探针通常由铂制成，这有助于确保探针与要研究的液体之间的接触角为零。

通常使用两种配置的探针。

杜努伊环法

如果将容器进一步降低，则弯液面最终会从环上撕下。在此事件之前，弯液面的体积（以及所施加的力）会通过最大值，并在实际撕裂事件之前开始下降。

表面张力的计算基于最大力的测量。环的浸入深度和环在经历最大拉力时升起的高度与该技术无关。原始计算基于具有无限直径（或金属丝）的环，并且未考虑由于环的一侧与另一侧接近而被拉起的多余液体。

由于表面张力而是毛细作用力，位于环正下方的部分流体不在此处。但是，这种液体会影响天平给出的力读数，从而使测得的表面张力

有一种叫达因笔的测试笔。

还有用表面张力测试液测定的方法。

原理都是一样的。用已知浸润张力的测试涂覆在待测材料表面，观察测试液的浸润情况，进行表面张力大小的测定。

液体表面张力的测定方法分静力学法和动力学法。静力学法有毛细管上升法、du Noüy 环法、Wilhelmy 盘法、旋滴法、悬滴法、滴体积法、最大气泡压力法;动力学法有震荡射流法、毛细管波法。其中毛细管上升法和最大气泡压力法不能用来测液- 液界面张力。Wilhelmy 盘法, 最大气泡压力法, 震荡射流法, 毛细管波法可以用来测定动态表面张力。由于动力学法本身较复杂, 测试精度不高, 而先前的数据采集与处理手段都不够先进, 致使此类测定方法成功应用的实例很少。因此, 迄今为止, 实际生产中多采用静力学测定方法。

1.毛细管上升法

测定原理：

将一支毛细管插入液体中, 液体将沿毛细管上升, 升到一定高度后, 毛细管内外液体将达到平衡状态, 液体就不再上升了。此时, 液面对液体所施加的向上的拉力与液体向下的力相等。则表面张力 ：γ=ρghr/(2cosθ)

式中γ为表面张力, r 为毛细管的半径, h 为毛细管中液面上升的高度, ρ为测量液体的密度, g 为当地的重力加速度, θ为液体与管壁的接触角。

2.Wilhelmy 盘法

用铂片、云母片或显微镜盖玻片挂在扭力天平或链式天平上, 测定当片的底边平行面刚好接触液面时的压力, 由此得表面张力, 公式为:

式中,W 总为薄片与液面拉脱时的最大拉力,W片为薄片的重力, l 为薄片的宽度, 薄片与液体的接触的周长近似为2l, φ为薄片与液体的接触角

3.悬滴法

悬滴法是根据在水平面上自然形成的液滴形状计算表面张力。在一定平面上, 液滴形状与液体表面张力和密度有直接关系。由Laplace公式, 描述在任意的一点P 曲面内外压差为

式中R1, R2 为液滴的主曲率半径; z 为以液滴顶点O 为原点, 液滴表面上P 的垂直坐标; P0 为顶点O 处的静压力。

定义：S= ds/de

式中de 为悬滴的最大直径, ds 为离顶点距离为de 处悬滴截面的直径

式中b 为液滴顶点O 处的曲率半径。此式最早是由Andreas, Hauser 和Tucker[15]提出, 若相对应与悬滴的S 值得到的1/H 为已知, 即可求出表( 界) 面张力。应用Bashforth-Adams 法, 即可算出作为S 的函数的1/H 值。因为可采用定期摄影或测量ds/de 数值随时间的变化, 悬滴法可方便地用于测定表( 界) 面张力。

4.滴体积法

当一滴液体从毛细管滴头滴下时, 液滴的重力与液滴的表面张力以及滴头的大小有关。Tate首先提出了表示液滴重力(mg) 的简单关系式:mg=2πrγ,实验结果表明, 实际体积比按式( 7) 式计算的体积小得多。因此Harkins 就引入了校正因子

, 则更精确的表面张力可以表示为:

其中m 为液滴的质量, V 为液滴体积, f 为校正因子, 可查表得到。只要测出数滴液体的体积, 利用( 13) 式就可计算出该液体的表面张力

5.最大气泡压力法

若在密度为ρ的液体中, 插入一个半径为r的毛细管, 深度为t, 经毛细管吹入一极小的气泡, 其半径恰好与毛细管半径相等。此刻, 气泡内压力最大。根据拉普拉斯公式, 气泡最大压力为：

6.差分最大气泡压力法

差分最大气泡压力法最早是由Sugden 于1921 年提出来的并提出计算公式, 后经过Cuny和Wolf 等的不断改进, 原理是:两个同质异径的毛细管插入被测液体中, 气

泡从毛细管中通过后到达液体中, 测量两个毛细管中气泡的最大压力p1 和p2, 表面张力是压差的函数, 计算公式为

液体表面张力系数的测定如下：

无机液体的表面张力比有机液体的表面张力大的多；水的表面张力0.0728N/m（20℃）；有机液体的表面张力都小于水；含氮、氧等元素的有机液体的表面张力较大；含F、Si的液体表面张力最小；分子量大表面张力大；

水溶液：如果含有无机盐，表面张力比水大；含有有机物，表面张力比水小。

外因：温度升高表面张力减小；表面积和表面张力没有关系。

液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数。测量液体的表面张力系数有多种方法，拉脱法是测量液体表面张力系数常用的方法之一。

该方法的特点是，用秤量仪器直接测量液体的表面张力，测量方法直观，概念清楚。

用拉脱法测量液体表面张力，对测量力的仪器要求较高。

由于用拉脱法测量液体表面的张力约在1×10-3~1×10-2N之间，因此需要有一种量程范围较小，灵敏度高，且稳定性好的测量力的仪器。

利于计算机实时测量，为了能对各类液体的表面张力系数的不同有深刻的理解。

在对水进行测量以后，再对不同浓度的酒精溶液进行测量，这样可以明显观察到表面张力系数随液体浓度的变化而变化的现象，从而对这个概念加深理解。

1、用胶纸来黏结印刷好的薄膜的油墨层，油墨被粘掉的越少处理得越好。去剥离黏结好的复合薄膜，剥离的强度越大处理的效果越佳。

2、用手触摸塑料薄膜表面的光滑感来判断，薄膜的表面越不光滑则证明薄膜表面处理的越好。

3、用钢笔和圆珠笔在薄膜的处理面上画线或写字，视其墨水或圆珠笔油画画出的线条是否连续来判断。线条连续不断则可以印刷，否则处理得不够。

4、客观科学的检测方法是：将达因测试药水涂抹在被检测的塑料薄膜处理面上，涂抹的面积约40mm乘15mm，在0.5s内涂抹完成。如果涂抹的药水层在2s以上不破裂，证明被测试的薄膜能够达到所用测试药水的的表面张力值。按照以上的检测方法，换用表面张力数据不同的测试药水，就能检测出被检测的塑料薄膜的表面张力。表面张力数据测试药水，一般是由乙二醇乙醚和甲酰胺的混合液加颜色配置而成的。乙二醇乙醚的溶液的表面张力在30dyn左右，甲酰胺溶液的表面张力在55dyn左右，把它们以不同比例混合，可以配制出30~55dyn的达因数据测试药水（测试药水中加入颜色是为了好观察）。