技術(shù)文章 / Technical articles
2017年12月17日， 我們?cè)诠倬W(wǎng)上提出了表面張力三明治效應(yīng)。通常情況下，混合液體，特別是存在表面活性劑或復(fù)配表面活性劑的液體，由于親水-親油基的吸附不同，表面活性劑的機(jī)理在液體中存在明顯的三明治效應(yīng)，如鮮牛奶、墨水、油墨、油漆、涂料等等。
近期，我們對(duì)表面張力三明治效應(yīng)采用上海梭倫的動(dòng)態(tài)鉑金板法和懸滴法進(jìn)行了進(jìn)一步測(cè)試驗(yàn)證，測(cè)試樣品為氟表面活性劑。通過(guò)數(shù)據(jù)曲線可以看到明顯的動(dòng)態(tài)吸附以及三明治效應(yīng)的變化。
測(cè)試樣品為單組份表面活性劑，濃度為10%左右表面活性劑。
對(duì)超高濃度且靜置一天時(shí)間的同一樣品表面活性劑采用表面張力儀的鉑金板法，在采用靜態(tài)方法時(shí)，表面張力的測(cè)試結(jié)果為17.94mN/m。同樣的樣品，采用懸滴法的表面張力儀并使用阿莎算法（ADSA-RealDrop）時(shí)，測(cè)得的表面張力值如下圖所示。測(cè)值結(jié)果與如上靜態(tài)方法測(cè)試值接近。通過(guò)兩種不同的表面張力儀測(cè)試儀器和測(cè)試方法得到的終測(cè)值結(jié)果接近，說(shuō)明測(cè)值數(shù)據(jù)可信。
回到個(gè)圖片的動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程。
表面張力測(cè)試圖片中，初始的表面張力值為蒸餾水的表面張力值，除了一次添加常規(guī)表面活性劑的動(dòng)態(tài)吸附之外，其他的幾次操作均為添加本次實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了表面張力三明治效應(yīng)的表面活性劑。從表面張力儀測(cè)試圖片中，我們可以看到：
1、添加了表面活性劑后，表面活性劑迅速在樣品上表面形成吸附，時(shí)間通常為2秒以下（如上圖的下面部分所示）。
2、表面活性劑在液體表面吸附形成后，開(kāi)始較長(zhǎng)時(shí)間的表面張力增大的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程中，表面活性劑分子離開(kāi)液體表面至下表面層。下表面層的表面張力值如懸滴法表面張力儀測(cè)試得到數(shù)據(jù)所示。
3、添加了常規(guī)表面活性劑時(shí)，該表面活性劑并未出現(xiàn)與被測(cè)試氟表面活性劑同樣的吸附到上表面后，慢慢地離開(kāi)表面到下層表面吸附的過(guò)程。
4、通過(guò)如上表面張力儀測(cè)試動(dòng)態(tài)吸附的過(guò)程，可以用于評(píng)估：
（1）表面活性劑動(dòng)態(tài)吸附時(shí)間。從目前的技術(shù)情況來(lái)講，動(dòng)態(tài)的鉑白金板無(wú)論在精度、測(cè)試操作方便性、測(cè)試操作的易理解性方面均遠(yuǎn)優(yōu)于氣泡法（Max bubble pressure）的表面張力儀。氣泡法的表面張力儀測(cè)試動(dòng)態(tài)吸附需要測(cè)試每個(gè)氣泡形成的時(shí)間點(diǎn)，相當(dāng)于如上迅速下降的表面張力的點(diǎn)均需要測(cè)試得到或通過(guò)擬合線分析得到。這樣的操作需要非常消耗時(shí)間。同時(shí)，氣泡法通常無(wú)法測(cè)得平衡的表面張力值，對(duì)于純的液體如水、酒精等會(huì)相對(duì)好一些，對(duì)于復(fù)配體系的樣品通常是無(wú)法測(cè)得非常穩(wěn)定且具有重復(fù)性的表面張力值的。
對(duì)于需要便攜式測(cè)試表面張力值的用戶，我們建議采用上海梭倫提供的SL250系列表面張力三明治效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)。測(cè)試精度高，且可以測(cè)試動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程。
（2）表面活性劑的CMC值。測(cè)試圖片中的每次降低的表面張力值均顯示了濃度與表面張力的變化，如果添加表面活性劑后，濃度無(wú)法導(dǎo)致表面張力再降低，此時(shí)說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到CMC值。因而，動(dòng)態(tài)鉑金板法相對(duì)于靜態(tài)鉑金板法而言，測(cè)試表面張力的CMC值會(huì)非?？?。
（3）評(píng)估表面張力三明治效應(yīng)。如上圖所示。
