白金板法测试液－气表面张力和液－液界面张力的仪器和方法技术

本发明专利技术公开了一种白金板法测试液－气表面张力和液－液界面张力的仪器和方法，由称重传感器、位移平台及位移传感器、白金板、温度控制系统、温度传感器、样品皿、样品台、电机系统及软件等组成，采用白金板分析方法，样品台上放置装有被测样品的样品皿，通过软件控制位移平台上升，当符合白金板法的条件时，位移平台停止上升，软件读取此时的称重传感器值及位移值，并对所称的值进行浮力修正、密度修正、接触角修正、零位修正、单位换算，最终将所测得的表面张力值或界面张力值实时显示，同时，软件记录下相应时间的被测样品的温度值；本发明专利技术可全面提升液－气表面张力以及液－液界面张力测值的精度，且操作简单，应用面广泛，具有较高的推广价值。

【技术实现步骤摘要】
白金板法测试液-气表面张力和液-液界面张力的仪器和方法本专利技术涉及一种检测仪器，具体地说，是一种白金板法测试液-气表面张力和 液-液界面张力的仪器，更特别地，本专利技术还提供了该仪器的检测方法。液/液界面张力、液/气表面张力以及固/液接触角值等基本指标是表征物质物 理化学 性质的基本参数，目前应用较广的测试方法包括称重法以及光学图像分析法。在称重法表面/界面张力仪中，目前应用最多的为du Nouy Ringmethod(白金环 法)的表面张力仪，白金板法原理为称重法表面/界面张力仪的另一种，虽然在国外的教 科书中提及Wilhelmy Slidemethod(我们称之为经典wilhelmy法)方法以及国内教科书 中提及了吊板法，国内外相应厂家有生产相应方法(经典Wilhelmy法)的产品，但是，经典 Wilhelmy法以及国内外采用该方法的仪器均没有浮力修正、接触角修正等，功能简单，测值 误差大，无法测试液_液界面张力，应用局限性非常大。本专利技术中公布的白金板法表面/界面张力仪，因其采用的感测界面为白金制片状 结构，测试过程中符合Wilhelmy platemethod原理，我们将之称之为白金板法，我们应用 该方法(白金板法)，通过软件系统，协调控制称重传感器、温度、位移等运动，得到相应数 据后，进行复杂的浮力修正、接触角修正、零位修正、数据计算、单位转换等，最后实时显示 液-气表面张力以及液-液界面张力值，采用白金板法后，我们可以测试静态(单点)以及 动态(随时间变化)的表面张力值或界面张力值，也可测试如表面活性剂等材料的动的表 面张力和界面张力。为了解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种白金板法测试液_气表面 张力和液_液界面张力的仪器和方法，实现更精确、更方便地测得液_气表面张力值以及 液_液界面张力值，从而扩大表面张力测试仪器的应用领域，满足高精度测值以及测试动/ 静态表面/界面张力值等复杂需求。为实现本专利技术的目的，本专利技术提供了一种采用白金板法的表面/界面张力测试仪 器，其设计思路为1、提供一套温度控制系统和一个测试被测样品温度值的温度传感器这个温度控 制系统可以为用硅橡胶管连接的外循环恒温水槽和样品池，也可以为电加热保温腔体或半 导体致冷的低温控制系统；温度传感器可采用PTlOO或半体体温度芯片。2、提供一个白金(钼金、PT)材质制成的白金片其特征在于所述白金片的长度符 合18-28mm，厚度符合0. 1-0. 2mm，高度符合0. 7-1. 5mm或更高；所述白金片的表面经过喷 砂、盐酸浸泡等浸润性提高处理。3、提供一套主要由称重传感器、位移平台及位移传感器、白金板、温度控制系统、温度传感器、样品台、样品皿，电机系统以及软件构成的仪器，用于测试表面/界面张力值， 所述称重传感器优选为分析天平，其次扭力丝传感器；位移平台采用高精度交叉导轨光学 平台或蜗轮蜗杆升降平台，位移传感器采用光栅或编码器，电机系统采用步进电机或伺服 直流电机系统。 4、提供一套符合白金板法并可以控制称重传感器、位移平台及位移传感器、温度 控制系统及温度传感器的软件系统，软件系统可进行如密度修正、接触角修正、浮力修正、 零位修正、预置值修正，可进行数据库管理，可导出数据为EXCEL文档，以实现测值的高效 率，提升应用能力。为实现上述目的，本专利技术采用了一种白金板法来测试液-气表面的张力和液-液 界面的张力，其构思为根据受力分析以及young方程，我们可以得出，白金板浸入液-气 表面或液-液界面时，白金板的受力情况为⑴向下的重力；⑵向上的浮力；(3)向下的 液_气表面张力或液_液界面张力；其计算公式为P = mg+L γ · cos θ -sh P g平衡力=白金板的重力+表面张力总和_白金板受到的浮力其中m为白金板的重量，g为重力(9.8N/Kg)，L为白金板的周长，γ为液体的表 面张力，θ为液体与白金板间的接触角，S为白金板横切面面积，h为白金板浸入的深度，P 为液体的密度。根据上述专利技术构思，本专利技术采用如下的方案来实现白金板法测试表面/界面张力 值1、采用白金(钼金、PT)材料制成的白金片，且其特征为长度符合18_28mm，厚度符 合0. 1-0. 2mm,高度符合0. 7-1. 5mm或更高；所述白金片的表面经过喷砂、盐酸浸泡等浸润 性提高处理，从而求得上式的θ值以及L值；2、在计算θ值时，在测试软件中，根据液_气表面张力与液-液界面张力的不同， 采用不同的接触角修正、密度修正、浮力修正和零位修正方式；3、采用分析天平或扭力丝称重传感器，挂上白金板后，在测值以前作归零/去皮 处理，从而求得上述公式的mg值，同时，在软件中根据液-气表面张力与液_液界面张力的 不同，采用不同的零位修正方式；4、采用基于弹性系数、浸入深度、浮力估算(表面张力增量值)等浮力修正方式， 控制位移平台(样品台)的升、降、停三个不同动作，实现修正浮力的目的；5、采用分析天平或扭力丝测得平衡值，并进而在修正接触角、浮力、密度、零位等 因子后，计算得出液_气表面张力值或液_液界面张力值。本专利技术采用的分析方法为白金板法，可全面提升液-气表面张力以及液-液界面 张力测值的精度，操作简单，应用面广泛，可广泛应用于精细化工、石油石化、油墨、墨水、油 漆、涂料、印刷、电力、电镀、农药、纳米材料、纺织品、清洗齐 、助化齐 、化妆品、食品、医药等 行业，具有较高的推广价值。附图说明图1为本专利技术中白金板受力正视示意图；图2为本专利技术的一实施例正面结构示意图3为本专利技术的一实施例侧面结构透视示意图。 [具体实施方式]下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述；图中1_称重传感 器，2-连接杆，3-白金板，4-样品皿，5-位移平台，6-后盖，7-温度传感器，8-样品台，9-被 测样品，10-气体或低密度相液体，11-水循环口，12-温度控制样品池，13-水平调整泡， 14-机箱，15-位移平台支架，16-位移传感器，17-电路板，18-电源及控制部件。见图1，本专利技术采用了一种白金板法来测试液-气表面的张力和液-液界面的 张力，其构思为根据受力分析以及young方程，我们可以得出，白金板浸入液-气表面或 液-液界面时，白金板的受力情况为(1)向下的重力；(2)向上的浮力；(3)向下的液-气 表面张力或液_液界面张力；其计算公式为P = mg+L γ · cos θ -sh P g 平衡力=白金板的重力+表面张力总和-白金板受到的浮力其中m为白金板的 重量，g为重力(9.8N/Kg)，L为白金板的周长，γ为液体的表面张力，θ为液体与白金板间 的接触角，s为白金板横切面面积，h为白金板浸入的深度，P为液体的密度。进一步地，在使用白金板法测试前，将白金板置于气体或低密度相液体中，通过软 件实现预润湿功能。见图2，采用白金板法测试液_气表面张力和液_液界面张力的仪器，称重传感器 下设连接杆，连接杆挂接白金板，样品台用螺丝固定在位移平台上，样品皿放置于位移平台 上，样品皿下表面贴有温度传感器，被测样品盛放于样品皿内，当位移平台向上移动时，白 金板可浸入被测样品液中，后盖内设置有电机系统。见附图3，本专利技术的温度控制系统为外循环恒温水槽和样品池，以外循环恒温水槽 作为温控源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种白金板法测试液－气表面张力和液－液界面张力的仪器，其特征在于，该仪器主要由称重传感器、位移平台及位移传感器、白金板、温度控制系统、温度传感器、样品台、样品皿、电机系统以及软件构成，称重传感器下设连接杆，连接杆挂接白金板，样品台用螺丝固定在位移平台上，样品皿放置于位移平台上，样品皿下表面贴有温度传感器，被测样品盛放于样品皿内，软件可控制称重传感器、位移平台及位移传感器、温度控制系统及温度传感器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施建辉，李媛媛，贾兆君，
申请(专利权)人：上海梭伦信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]