Investigación sobre la tecnología de prueba de tensión superficial dinámica de los tensoactivos: basada en Asha ® Mejora del método wilhelmy Plate de la tecnología

1. la importancia de los medidores de tensión superficial en las pruebas dinámicas de tensión superficial

1.1 La esencia física de la tensión superficial

La tensión superficial es un parámetro clave para caracterizar las características de la interfaz líquida y tiene una amplia influencia en aplicaciones industriales. usarTensiómetro de superficieSer capaz de medir con precisión las fuerzas de interacción entre moléculas líquidas, especialmente en entornos dinámicos, su precisión es crucial para las industrias de recubrimientos, medicamentos y alimentos. Por ejemplo, la tensión superficial del agua pura a 20 ° C es de aproximadamente 72 mnn / m, mientras que después de agregar el tensoactivo, el valor se puede reducir a 30 - 40 mnn / m, lo que afecta el rendimiento de pavimentación de gotas.

1.2 Dependencia temporal de la tensión superficial dinámica

La tensión superficial dinámica (dst) describe el proceso de variación de la tensión superficial con el tiempo. modernoTensiómetro de superficieCon la tecnología de muestreo de alta velocidad, se puede rastrear la dinámica de adsorción de tensoactivos a escala de tiempo de milisegundos. Por ejemplo, cuando se utiliza el método wilhelmy Plate para medir la solución sds, si la resolución temporal del instrumento es insuficiente, los datos clave de la etapa inicial de adsorción pueden perderse, lo que afecta la fiabilidad de las conclusiones experimentales.

2. tecnología de prueba dinámica del tensiómetro superficial y sus ventajas y desventajas

2.1 métodos tradicionales de prueba de tensión superficial

Los diferentes métodos de prueba son diferentes en precisión de medición, resolución de tiempo y ámbito de aplicación. El siguiente cuadro muestra:

2.2 cuello de botella técnico del tensiómetro superficial dinámico

TradiciónTensiómetro de superficieLos principales desafíos en las pruebas dinámicas incluyen:

• Retraso en la respuesta mecánica: el método wilhelmy Plate generalmente utiliza motores de paso, lo que resulta en un paso mínimo de tiempo superior a 50 ms y no puede satisfacer las necesidades de prueba de proceso dinámico alto.

• Ancho de banda limitado del sensor: la frecuencia de muestreo del sensor de presión convencional es inferior a 100 hz, lo que dificulta el análisis del comportamiento de adsorción del tensoactivo a nivel de milisegundos.

• Problema de perturbación de la interfaz: el efecto de microtransferencia durante el proceso de infiltración puede afectar la precisión de los datos, lo que conduce a una desviación de la prueba.

3. Asha ® Tensiómetro de superficie wilhelmy Plate modificado técnicamente

3.1 corrección inteligente de la velocidad de infiltración

Asha ® Aprobación de la tecnologíaRetroalimentación en tiempo real para ajustar la velocidad de movimiento de la placa de platinoAsegúrese de que la dinámica de adsorción esté sincronizada con la formación de la interfaz. Se utilizan los siguientes algoritmos:

vn+1=vn+k vnvnv_{n+1} = v_n + k

Entre ellos, vnv NVN es la velocidad de infiltración actual y gamma gamma es la tensión superficial. Este método haceTensiómetro de superficieLa resolución temporal se ha elevado de más de 100 ms a 1 ms, lo que ayuda a analizar con precisión el proceso de adsorción.

3.2 medición de alta precisión de sensores cerámicos piezoeléctricos

En comparación con los sensores tradicionales, los sensores cerámicos piezoeléctricos ofrecen una respuesta más rápida y una mayor precisión:

En la prueba de solución de 0,1 CMC TRITON X - 100,Tensiómetro de superficieEquipado con sensores piezoeléctricos, se puede capturar una caída repentina de tensión (△ gamma = 15 mnn / m) a t = 2 ms, mientras que los métodos tradicionales no pueden distinguir el proceso.

3.3 mejora del rendimiento de la prueba de tensión superficial dinámica

Adoptar Asha ® TécnicoTensiómetro de superficieTiene las siguientes ventajas:

• Resolución temporal: intervalo de muestreo de datos de 1 ms, que puede analizar el proceso de adsorción rápida.

• Precisión del control de movimiento: desviación de desplazamiento del aplicador piezoeléctrico inferior a 0,1 micras para evitar perturbaciones en la interfaz.

• Corrección dinámica del ángulo de contacto: el ángulo de contacto se calcula mediante el ajuste de la curva de humectación, y la desviación se reduce a ± 0,5 °.

4. análisis de las limitaciones de los métodos de prueba estáticos

TradiciónTensiómetro de superficieEn las pruebas estáticas hay los siguientes problemas:

• Desequilibrio en la coincidencia de tiempo: el tiempo de inmersión - retirada (10 - 30 segundos) del método wilhelmy Plate supera con creces el tiempo de adsorción del tensoactivo ('1 segundo'), lo que resulta en la falta de datos de medición.

• Desviación de la perturbación de la interfaz: la velocidad de infiltración demasiado rápida puede causar microtransferencia, lo que hace que la tensión superficial medida sea alta.

5. análisis de datos experimentales del tensiómetro superficial

5.1 condiciones experimentales

• Muestra de prueba: sample1 (tensoactivo no iónico de cadena lateral), sample2 (tensoactivo aniónico de cadena recta)

• equipo: Asha ® Tecnología wilhelmy PlateTensiómetro de superficie(frecuencia de muestreo 1 khz)

• medio ambiente: temperatura 25 ± 0,1 ° c, humedad 50% RH

5.2 análisis de la dinámica de adsorción

La curva tiempo - tensión de los dos tensoactivos se midió experimentalmente, lo que indica:

• Etapa inicial (t < 10 ms): la tensión de sample1 disminuyó rápidamente (72 → 58 Min / m), y sample2 fue relativamente lento (72 → 55 Min / m).

• Fase de estabilización (t > 500ms): la tensión superficial de equilibrio de sample1 es de 40,3 mnn / m, y sample2 es de 38,7 mnn / m.

Los parámetros cinéticos de adsorción calculados a partir de los datos de ajuste son los siguientes:

Los resultados muestran que la estructura de rama de sample1 reduce la barrera de energía de disposición molecular y aumenta la tasa de adsorción, mientras que el rechazo electrostático del Grupo sulfónico de sample2 afecta el equilibrio de adsorción.

6. Conclusiones

1. Tensiómetro de superficie dinámicoDebe tener una alta resolución temporal para coincidir con las características dinámicas de adsorción de los tensoactivos;

2. Asha ® Mejora tecnológicaTensiómetro de superficieEl sensor de cerámica piezoeléctrica y el algoritmo de infiltración inteligente se utilizan para mejorar la resolución temporal a 1 ms, con una tasa de desviación inferior al 1%;

3. Esta tecnología es adecuada para la investigación de tensoactivos en recubrimientos, tintas, cosméticos y otras industrias, y puede proporcionar un soporte preciso de datos dinámicos de tensión superficial.