表面張力儀按原理分為兩類,氣泡壓力法是測定液體表面張力的一種較常用的方法,測定時將一根毛細(xì)管插入待測液體內(nèi)部,從管中緩慢地通入惰性氣體對其內(nèi)的液體施以壓力,使它能在管端形成氣泡逸出。
當(dāng)所用的毛細(xì)管管徑較小時,可以假定所產(chǎn)生的氣泡都是球面的一部分,但是氣泡在生成及發(fā)展過程中,氣泡的曲率半徑將隨惰性氣體的壓力變化而改變,當(dāng)氣泡的形狀恰為半球形時,氣泡的曲率半徑為小,正好等于毛細(xì)管半徑。如果此時繼續(xù)通入惰性氣體,氣泡便會猛然脹大,并且迅速地脫離管端逸出或突然破裂。
在毛細(xì)管上連一個U型壓力計,壓力計所用的液體密度為P.兩液柱的高度差為△l,那么氣泡較大壓力△Pmax就能通過實驗測定。吊環(huán)法的基本原理是將浸在液面上的金屬環(huán)(鉑絲制成)脫離液面,其所需的較大拉力,等于吊環(huán)自身重量加上表面張力與被脫離液面周長的乘積。
可以用來測定純液體表面張力,測定時必須注意其表面張力有時間效應(yīng)。此外,將吊環(huán)拉離液面時要特別小心,以免液面發(fā)生擾動。
測試表面張力的方法,包括:較大氣泡發(fā),拉板拉環(huán)法,毛細(xì)管上升法,界面夾角法,旋滴法等等。而測動態(tài)的只有較大氣泡法,如表面張力儀這一類儀器的的優(yōu)勢是,在幾十毫秒到幾十秒之間,可以產(chǎn)生一系列的氣泡,每個氣泡表示一個新界面,每個新界面都有相應(yīng)的一個表面張力讀數(shù),此過程可得到一系列動態(tài)的表面張力值。而靜態(tài)測試方法是一個界面上的變化,然后所取的是一個較佳值,較佳值通常都在十幾秒或以后產(chǎn)生的,此過程是測出一個值,而這個值是可以在鼓泡法中的曲線中尋找出來的。
對于有特殊功能活性劑的研究,往往是需要在很短時間內(nèi)達(dá)到相應(yīng)的效果,例如,噴墨和印刷行業(yè)大部分需要在70ms-150ms之間要求墨水的表面張力達(dá)到35mN/m左右。日化行業(yè)企業(yè)要求增泡劑在300ms內(nèi)達(dá)到32mN/m。
測動態(tài)表面張力,除了可以達(dá)到某些特殊效果外,還可以通過測試得出動態(tài)CMC值(包括較佳CMC和應(yīng)用CMC),研究溶液和活性劑的特性。