Étude technique d'essai dynamique de tension de surface de tensioactif: basé sur Asha ® Améliorations techniques de la méthode wilhelmy plate

1. Importance du tensiomètre de surface dans le test dynamique de tension de surface

1.1 nature physique de la tension superficielle

La tension superficielle est un paramètre clé caractérisant les propriétés interfaciales des liquides et a un large impact dans les applications industrielles. utiliserTensiomètre de surfaceÊtre capable de mesurer avec précision les forces d'interaction entre les molécules liquides, en particulier dans des environnements dynamiques, sa précision est essentielle pour les industries telles que les peintures, les médicaments, l'alimentation, etc. Par example, la tension superficielle de l'eau pure à 20°C est de l'ordre de 72 Mn / M, alors que cette valeur peut être abaissée à 30 - 40 mn / M après ajout d'un tensioactif, ce qui affecte les propriétés d'étalement des gouttelettes.

1.2 dépendance temporelle de la tension de surface dynamique

La tension de surface dynamique (DST) décrit le processus par lequel la tension de surface varie au fil du temps. moderneTensiomètre de surfaceUtilisant une technique d'échantillonnage à grande vitesse, il est possible de suivre la cinétique d'adsorption des tensioactifs sur des échelles de temps de l'ordre de la milliseconde. Par exemple, lors de la mesure d'une solution SDS avec la méthode de wilhelmy plate, si la résolution temporelle de l'instrument est insuffisante, des données critiques au stade initial de l'adsorption peuvent être manquées, ce qui affecte la fiabilité des conclusions expérimentales.

2. Technologie d'essai dynamique du tensiomètre de surface et ses avantages et inconvénients

2.1 méthodes traditionnelles d'essai de tension de surface

Les différentes méthodes de test varient en termes de précision de mesure, de résolution temporelle et de portée applicable. Le tableau suivant indique:

2.2 goulot d'étranglement technique du tensiomètre de surface dynamique

La traditionTensiomètre de surfaceLes principaux défis du test dynamique sont les suivants:

• Retard de réponse mécanique: la méthode wilhelmy plate utilise généralement un moteur pas à pas, ce qui entraîne un pas de temps minimum > 50 MS et ne répond pas aux exigences de test de processus hautement dynamiques.

• Largeur de bande limitée du capteur: fréquence d'échantillonnage du capteur de pression conventionnel < 100 Hz, comportement d'adsorption du Surfactant de l'ordre de la milliseconde difficile à résoudre.

• Problème de perturbation de l'interface: les effets de micro - Convection pendant l'infiltration peuvent affecter la précision des données, ce qui entraîne une déviation du test.

3. Asha ® Tensiomètre de surface wilhelmy plate techniquement amélioré

3.1 correction intelligente de la vitesse d'infiltration

Asha ® Technologie parRégulation de la vitesse de mouvement de la plaque de platine par Feedback en temps réel, s'assurer que la cinétique d'adsorption est synchronisée avec la formation de l'interface. Avec l'algorithme suivant:

vn+1=vn+k vnvnv_{n+1} = v_n + k \cdot \frac{\partial t}{\partial \gamma}vn+1=vn+k

Où VNv = NVN est la vitesse d'infiltration actuelle et γ \ \ Gamma γ est la tension superficielle. Cette méthode permetTensiomètre de surfaceLa résolution temporelle est passée de > 100 MS à 1 ms, ce qui facilite le processus d'adsorption analytique de précision.

3.2 mesure de haute précision des capteurs céramiques piézoélectriques

Par rapport aux capteurs traditionnels, les capteurs céramiques piézoélectriques offrent une réponse plus rapide et une précision accrue:

Dans le test de la solution 0,1 CMC Triton X - 100,Tensiomètre de surfaceÉquipé d'un capteur piézoélectrique, il capte la chute de tension à t = 2 MS (Δγ = 15 mn / M), alors que les méthodes traditionnelles ne peuvent pas distinguer le processus.

3.3 Amélioration des performances du test dynamique de tension de surface

Adopter Asha ® TechniqueTensiomètre de surfaceAvec les avantages suivants:

• Résolution temporelle: intervalle d'échantillonnage de données de 1 ms, peut résoudre le processus d'adsorption rapide.

• Précision de contrôle de mouvement: déviation du déplacement de l'actionneur piézoélectrique < 0,1 µm, évitant les perturbations de l'interface.

• Correction dynamique de l'angle de contact: l'angle de contact est calculé par ajustement de la courbe de mouillage, la déviation est réduite à ± 0,5°.

4. Analyse des limites de la méthode d’essai statique

La traditionTensiomètre de surfaceDans les tests statiques, les problèmes suivants se posent:

• Déséquilibre de l'appariement temporel: le temps d'immersion - rétraction (10 - 30 secondes) de la méthode wilhelmy plate dépasse largement le temps d'adsorption du tensioactif (< 1 seconde), ce qui entraîne l'absence de données de mesure.

• Perturbation de l'interface déviation: une vitesse d'infiltration trop rapide peut provoquer une micro - Convection qui rend les valeurs de tension superficielle mesurées élevées.

5. Analyse expérimentale des données du tensiomètre de surface

5.1 conditions expérimentales

• Échantillons d'essai: Sample1 (tensioactif non ionique ramifié), sample2 (tensioactif anionique linéaire)

• équipement: Asha ® Technologie wilhelmy plateTensiomètre de surface(fréquence d'échantillonnage 1 kHz)

• environnement: Température 25 ± 0,1 ℃, humidité 50% RH

5.2 analyse cinétique d'adsorption

Les courbes temps - tension des deux tensioactifs ont été mesurées expérimentalement, montrant que:

• Phase initiale (T < 10 MS): Sample1 chute de tension plus rapide (72→58 Mn / M) et sample2 relativement lente (72→55 Mn / M).

• Phase de stabilisation (T > 500 ms): 40,3 Mn / M pour Sample1 et 38,7 Mn / M pour sample2.

Les paramètres cinétiques d'adsorption calculés à partir des données ajustées sont les suivants:

Les résultats montrent que la structure ramifiée de Sample1 réduit la barrière d'énergie d'arrangement moléculaire et augmente la vitesse d'adsorption, tandis que l'effet de répulsion électrostatique des groupes sulfoniques de sample2 affecte l'équilibre d'adsorption.

6. Conclusion

1. Tensiomètre de surface dynamiqueDoit avoir une résolution temporelle élevée pour correspondre aux caractéristiques cinétiques d'adsorption du tensioactif;

2. Asha ® Techniquement amélioréTensiomètre de surfaceEn utilisant un capteur en céramique piézoélectrique et un algorithme d'infiltration intelligent, la résolution temporelle est augmentée à 1 ms, le taux de déviation < 1%;

3. Cette technologie est adaptée à la recherche sur les tensioactifs dans les industries telles que les peintures, les encres, les cosmétiques, etc. et fournit un support de données de tension de surface dynamique précis.