動態界麵張力

　　多相體係中相之間存在著界麵，處於界麵的分子與處於相本體內的分子所受壓力是不同的。氣體-液體界麵、固體-液體界麵、液體-液體界麵，因界麵分子受力不平衡，造成分子表麵向液體內部方向的作用力,此垂直液麵方向的力即為界麵張力。純水的界麵張力根據溫度不同，約在72mN/m左右。

　　如果水中加了表麵活性劑(如潤濕劑、流平劑等)就會影響液體的界麵張力。在形成新的界麵時，表麵活性劑“跑到”新的界麵是需要時間的。例如噴墨打印機的打印頭噴墨到紙張上隻需要十幾毫秒(或更短時間)，乳膠漆滾塗到牆麵上或汽車漆噴塗到工件上需要幾十到幾千毫秒，不同的表麵活性劑“跑到”新的界麵需要的時間不同，所以對產品的潤濕，流平性能的影響也有所不同。如下圖所示，圖1是Sita界麵張力儀的毛細管剛形成新的氣泡(即新的界麵時)，表麵活性劑隻有少量聚集到新的界麵上。隨界麵形成的時間越久(即氣泡壽命越長)，表麵活劑劑聚集到界麵上就越多。Sita界麵張力儀可以測出從15毫秒到15秒的動態界麵張力。

　　而普通的環法或板法測的隻能是液體幾分鍾後達到平衡後的靜態界麵張力(如上圖的最後一個數據：29nN/m)，而不能測試關鍵的剛形成新界麵時的界麵張力。

　　Sita界麵張力儀用泡壓法不斷產生新的表麵或邊界表麵,如此表麵活性物質在測量過程中擴散,此時界麵張力值視表麵活性物質隨時間的擴散能力而定。

　　因此許多清潔及潤濕過程的狀況及結果,完全受到動態表麵活性物質的影響,所以能測量及記錄界麵張力隨時間的變化情形,實在非常重要. Sita界麵張力儀帶有毛細管，把毛細管沒入液麵，使氣流通過毛細管,增加管內空氣壓力,毛細管下端會產生氣泡,此氣泡球體的半徑不斷減小,直到氣泡半徑與毛細管半徑相同時,氣泡開始脫離毛細管末端,此時氣泡壓力呈最大值,依據Laplace-relation 公式,此最大最小壓力差與界麵張力有關,因此藉由測量氣泡的壓力差可計算出此時的界麵張力. 靜態水壓與毛細管沒入液麵深度及液體密度有關,此參數可藉由相對測量壓力差而互相消去,因此界麵張力的測量不受毛細管沒入液麵深淺的影響. 氣泡壽命稱為氣泡生成時間,定義為從毛細管開始產生氣泡(最小氣泡壓力時)至氣泡球體半徑與毛細管半徑相等時的時間(最大氣泡壓力時),此後氣泡球麵急速擴大,使得氣泡球體半徑增加,因此氣泡壓力即逐步降低. 我們不需詳細知道毛細管的半徑,因為此在線測量儀器,可隨時以純水進行校正,此時毛細管半徑(或儀器的校正參數)可自動由壓力大小及純水界麵張力數據得出. 此儀器的在線測量模式,可設定固定的氣泡產生頻率,以測量張力值的變化,如此待測液體界麵張力隨時間的變化特性,可被記錄及在線監控長達至數天時間. 注:鍍液中加潤濕劑(wetting agent)作為防止針孔劑(anti-pitting agents)時，界麵張力測定可作為控製濕潤劑的參考,其它如清潔液中的表麵活性劑(surfactants)也可以用界麵張力測定來加以控製。