JK99全自动张力仪使用说明书NEW

POWEREACH®先进务实的精密仪器生产商高新技术企业通过ISO9001：2000质量管理体系认证接触角测量表面张力测量Zeta电位测量LB膜界面测量材料测量纤维和织物测量显微测量仪器定制JK99全自动张力仪操作手册POWEREACH®本仪器的设计、规格和相关软件、操作手册将会持续更新，并不会事先通知，但事后将在公司网站上公布。对于本仪器和相关软件、操作手册中需要改进的地方请及时告知我们，不胜感谢！请在使用本仪器前先确认清楚阅读并理解了相关硬件设备和软件的操作手册。我们对因错误操作本仪器引起的一切后果不承担相应责任。除非事先通知并取得我们的授权，请不要引用本操作手册的部分或全部内容用于其它用途。对于将本仪器用于商业用途而产生的利益或亏损，我们不承担相应责任。安全标识A本操作手册使用以下标志和符号提醒您如何正确和安全的使用本仪器并避免人身伤害和财产损失。请在阅读手册前先理解以下标志和符号的含义。标志忽视此标志错误操作将可能导致人身伤害或财产损失标记以下标记提示了不同程度的危险，均有不同程度的可能导致人身伤害或财产损失即将导致最严重的人身伤害或财产损失可能导致严重的人身伤害或财产损失有一定的可能导致中等程度的人身伤害或财产损失符号以下符号提供了特定的安全警示以防止人身伤害或财产损失可能导致受伤可能导致烟火、燃烧可能导致触电可能导致爆炸为保证安全拔去电源线有关正确操作的信息提示前言B您选择的是上海中晨数字技术设备有限公司出品的JK99C型全自动表面张力仪，兼容白金板法和白金环法，是目前精密测量常数级表面张力最成熟最常用的仪器（超低界面张力的测定请选用我公司出品的JJ2000A旋转滴界面张力测量仪）。表面张力是液体的，尤其是表面活性剂水溶液的一种基本性质。JK99C全自动张力仪是一种用物理方法代替化学方法的简单易行的测试表面张力的仪器，用其可以迅速准确地测出各种液体的表面张力值。在水电部门用来测试电业用的表面张力值以加强对绝缘油油质的监督，在石油、化工、科研和教育部门，可以用来测试各种液体的表面张力值，来分析各种液体和在教学中使用，有着广泛的应用领域。为方便您正确的使用本仪器，请认真阅读以下手册内容，相信对您的科学研究和品质控制会有很大的帮助。主要功能和特点兼容白金板法和白金环法（2套配件及软件供选择），适用领域广阔；操作过程和数据采集实现自动化和智能化，使人为操作误差的可能降到最低；关键零部件（包括传感器）进口，测试数据精确，重复性好；基于WINDOW视窗的全中文操作软件，用户界面友好，可长时间工作记录曲线及自动生成数据，可存储打印。提供恒温平台、纤维接触角测试等可选配件，满足用户多样化需求。体贴设计保证了仪器能适用于常规测试环境、与普通配置PC联机工作，运行平稳，噪音小。上述产品系我公司开发生产，我公司拥有其软、硬件的完全知识产权，能够保障用户的售后维护、升级、服务的权利，并负责送货上门安装调试培训。C主要技术指标测量方法：吊片法/吊环法表面张力测量范围：0毫牛顿/米～500毫牛顿/米（0mN/m~500mN/m）分辨率：<0.05毫牛顿/米（0.05mN/M）采样周期：150秒～300秒电源电压：AC220V电源频率：50Hz最大消耗功率：<150W工作温度：室温工作湿度：30％～85％相对湿度目录D仪器介绍仪器全貌…………1输出终端…………2配置清单…………2工作原理什么是表面张力…………………3白金板法…………3白金环法…………5白金板法与白金环法的比较……………………6准备工作拆箱………………8安装………………8调节水平…………10基本操作注意事项…………11故障排除方法……………………12测试方法…………13标准测试方法……………………13中高粘度液体的测量……………22测量表面活性剂…………………23测量界面张力……………………24仪器校正校正步骤…………26E后记承诺…………27联系方式……………………27附录附录1：20℃时某些液体的表面张力值…………………28附录2：不同温度时水的密度、粘度及与空气界面上的表面张力……29附录3：表面化学与胶体中的常用公式与重要概念……30附录4：仪扩展功能——纤维接触角测量（选配）……38仪器简介PAGE43仪器全貌张力仪主机正面如图1所示。（1）升降平台（2）传感器 （3）粗调旋钮（4）细调旋钮 （5）电源变压器图1张力仪主机正面张力仪主机背面如图2所示。（1）调电位器（2）粗调电位器（3）传感器（4）控制电路板（5）器矫正电位器R2(20K) （6）接口面板（7）电源变压器图2 张力仪主机背面输出终端与JK99C全自动张力仪相配的计算机。如自带计算机，建议配置如下或更高级：IBM兼容个人机586以上的计算机（便携机也可）；32M以上内存；至少50M硬盘空间；有一个正常工作的COM1通讯口。配置清单JK99C(白金板法)全自动张力仪主机一台，组成部分:电机及减速系统,恒温水浴平台(可选),微力传感器,与JK99C全自动张力仪相对应的配件，包括：串口延长线壹根结晶皿两个铂金板（或白金环）壹个镊子壹把酒精灯壹个驱动盘壹张说明书壹份工作原理什么是表面张力？众所周知，我们可以根据分子间的互相吸引力来解释液体的性质。这种分子间的吸引力就被称之为分子内聚力或称范德华力。而表面张力、界面张力以及相类似的现象就是用来解释分子内聚力的基本物理现象。具体来说，构成液体的分子在表面上所受的力与本体内的会不相同。在本体内的分子所受的力是对称的、平衡的。而在表面上的分子，受本体内分子吸引而无反向的平衡力。这就是说，它受到的是拉入本体内的力。也就是说，力图将表面积缩小，使这种不平衡的状态趋向平衡状态。热力学的说法是：要将这体系的表面能降至最小，这个力就称为“表面张力”，也说是单位面积上的自由能（J/m2），也就是形成或扩张单位面积的界面所需的最低能量。它的数值和表面张力（N/m）一致。由于习惯，常用表面张力表示表面自由能，它对液体表面的物理化学现象起着至关重要的作用。在日常生活中，早晨荷叶上的露珠、杯子中的弧形水面等均为表面张力现象。参见下图示意白金板法当感测白金板浸入到被测液体后，白金板周围就会受到表面张力的作用，液体的表面张力会将白金板尽量地往下拉。当液体表面张力及其他相关的力与平衡力达到均衡时，感测白金板就会停止向液体内部浸入。这时候，仪器的平衡感应器就会测量浸入深度，并将它转化为液体的表面张力值。具体测试过程中，白金板法的测试步骤为：（1）将白金板浸入液体内；（2）在浸入状态下，由感应器感测平衡值；（3）将感应到的平衡值转化为表面张力值，并显示出来。参见下图：硬件:当白金板接触到样品液后，样品液的表面张力会将白金板往下拉。传感器通过平衡器感测到这个力，传到CPU进行处理，.软件:传感器感测到的力传到电脑CPU后，CPU通过一系列的计算，将这个力转化成表面张力值。.显示和输出装置:电脑显示器实时输出表面张力值，可以将数据保存在硬盘中，同时也可连接打印机，可立即列印出来。.白金环法由于被广泛应用于duNou表面张力仪，这种方法又称为duNouy法，并因之操作简便而被广泛使用。白金环法这个称法是因测试部分与液体样品间会形成一个环形而得的。白金环法的测量方法为：（1）将白金环轻轻地浸入液体内；（2）将白金环慢慢地往上提升，即液面相对而言下降，使得白金环下面形成一个液柱，并最终与白金环分离。白金环法就是去感测一个最高值，而这个最高值形成于白金环与液体样品将离而未离时。这个最高值转化为表面张力值的精度取决于液体的粘度。上面等式中的F是一个修正值，它的大小取决于环的直径与液体的性质。这个修正值很重要，因为向下的力并不一直是垂直的，而且随白金环拉起来的液体的状况也很复杂。一般而言，F值通过Zuidema&Waters等式计算得到：a :0.7250b :0.09075m-1s2c :0.04534–1.679r／Rr :白金金属丝的半径2R :白金环的内径(两个金属丝中心间的距离):液体的密度白金板与白金环法的比较在相关测量设备研究并生产出来之前，用duNouy白金环法测量表面张力已经有40年的历史了。相比较而言，Wilhelmy白金板法只有20年的历史。但是，现在越来越多的人使用白金板法来测量表面张力。这主要是由于白金环法存在如下各种不足：不易测得高粘度样品的表面张力值；这主要是由于在白金环内侧上方受到了样品向下的阻力较大不易测得随时间变化的表面张力值；这主要是因为白金环只能测得环离开液体时那个时间点的表面张力值。较难保持仪器的精度；白金环容易变形，它的不同大小会影响到表面张力的测量。■参考数据:(mN/m)◆油漆将粘性物质置于环的上方，然后进行测量◆含表面活性剂的溶液表面活性剂浓度较低，表面活性剂不停的分散。准备工作拆箱纸箱中装有标准组件、主机、以及其它配件检查标准组件和配件是否与手册中列出的清单符合拆箱过程中小心轻放。请用双手取出主机。请不要在样品台和传感器上用力，否则会发生损坏。发现运输过程中有损坏的情况，请与我们或销售商联系，请不要自行拆装仪器。安装将九针电缆线连接仪器和计算机的COM1通讯端口，电源线连接仪器和电源插座，如图3所示。图3 仪器连接示意图调节仪器水平。将水平泡置于升降平台中央，调节三个仪器支角，使水泡移向中央。连接好仪器和计算机以后，再对显示器作设置，颜色选择增强色16位，屏幕区域位800*600，如图4所示。图4 显示器设置示意图防止仪器的故障和损坏，安装过程中避免以下情况：－倾斜－大量的积尘－剧烈摇晃和不稳定－太潮湿－极端高温和低温或者温度变化过大－安放有腐蚀性气体的地方和不方便操作的地方仪器中含有用于清洗铂金板或铂金环的酒精灯，请勿在安装过程中使用易燃物质。应将JK99C全自动张力仪安装于无振动的平台上，最好使用隔振平台。用水平仪将JK99C全自动张力仪的水平位置校正好。使用JK99C全自动张力仪时，应注意强电对电源的干扰，并且有良好的接地措施。使用JK99C全自动张力仪时,在室内禁止使用无线通讯设备和一定功率的干扰源。连接电缆前，关闭本仪器所有电源。电源电缆必须最后插上。连接带电电源电缆可能发生触电。不要用湿的手插电源线或者触摸带电仪器，这可能引起触电。请使用正确的交流电源电压，使用不同的电压将破坏电线，导致触电、烧焦和着火。同一个插座上避免连接多个电器。插座易引起过载，可能导致着火。调节水平将水平泡放在样品台上，通过主机底部的三个调节脚控制水平。调节水平时，俯视观察水平泡，将气泡控制在圆环内。水平调节后，检查主机是否稳固，不能摇晃。基本操作请在正式作测试前，确认已经牢记以下注意事项：第一、仪器方面：应确保主机已经预热10分钟，即在正式测试前先将主机打开十分钟，等系统稳定后方可使用。本步骤目的是为了使传感器预热平衡。使用前应将白金板挂至挂钩上，作好归零处理，方法分为两步：(1)当显示值与零相比差别很大时，先用软件归零。(2)软件归零后再用粗调(显示值大于或小于零超过1mN/m时)和微调(显示值在±1mN/m时)按钮进行归零处理。应确保最后的显示值与零最接近。每次测试前应确保白金板及玻璃皿的干净。具体方法为：确保白金板干净的方法：在通常情况下先用流水(最好蒸馏水)清洗再用酒精灯烧白金板，当整个板微红时结束(时间为约为20-30秒左右)并挂好待用。确保玻璃皿干净的方法：在测试前应将玻璃皿清洗并烘干，测试时应先取被测样品进行预润湿，以保持所测数据的有效性。白金板未冷却下来之前请不要将它与任何液体接触，以免弯曲变形影响测值准确性。若需要进行温度控制，请另外选购恒温控制设备。第二、测试过程方面：当白金板或玻璃皿不干净时，测量值会有所误差，而且再现性较差，数值不一样，所以应力求保持干净。举例而言，比如在测水的过程中使用者将手指轻点水，本仪器立即会显示出一个变化后的值，此点是因为人的手有油，改变了水的表面特性。本仪器已经对密度作了一定的修正。如果需要保证测试的结果的更精确，请参考附件中的修正表进行修正。为了达到测试精度要求，本公司的白金板均为特殊订制，表面针对不同样品进行了特殊处理。如果使用者自行更换而无法测行准确值时，本公司不任何责任。根据物理化学原理，事实上在测试过程中对测值有影响的自然条件有（1）温度；（2）气压。通常而言液体的表面张力随温度的升高而降低。所以如果对这种变化很在意的话建议您另行选购一台温控系统。测量高挥发性液体时应加快测试过程，请在选项中选择“高速”。高挥发性液体在测量时很容易粘着在白金板上，请在做重复性测试前将白金板清洗干净。测量时发生蒸发现象时，表面张力值会随时间的变化而升高。虽然玻璃皿中被测液体的多少不会影响到测值的准确性，但为了妥善起见，请确保液体有5mm，约15ml左右。添加表面活性剂以作表面张力变化观察时，请确保不要将表面活性剂碰到白金板。测量过程中样品台的上升或下降均会影响到表面张力值，上升时减小，下降时增加。两者都是误差的表现之一。故障排除方法：第一、取值偏低：白金板未清洗干净（最有可能）；归零没有完全完成；玻璃器皿未冲冼干净，例如含有上次测试残留物质；手上油污染了被测样品；被测液体本身为活性剂或混合物，它的特性本来就是随时间变化而变化。故而应确保搅拌均匀及配比的相同，同时最好在静止相同时间后测试。被测液体的润湿性不是很高或有粘度、有挥发。第二、取值偏高：归零不准确；被测液体本身为活性剂或混合物，它的特性本来就是随时间变化而变化。故而应确保搅拌均匀及配比的相同，同时最好在静止相同时间后测试。被测样品有粘度。第三、重复性较差：白金板未完全洗干净；被测样品本身就是随时间变化而变化；第四、不正常显示数值：内部数据连接线没有连接好；仪器故障需检修；第五、自动测试没法进行：粘度较高，请按高粘度样品测量方法操作；样品表面张力值较小，请将自动停止部分的值作修正；白金板预润湿后其显示值已经大于6mN/m。测试方法：一、标准测试方法：（最常用）先了解一下JK99C在脱机模式的信息，下面是JK99C在两种不同模式下的屏幕显示，请关注一下X所指示的项目，此项目在两种模式种分别为不同的参数。开机后在液晶屏上从左至右从上至下分别为1．T：温度2．W：传感器即时读数3．TF：即时张力4．ATF：最终张力（即修正张力）5．P：密度6．M：模式，配合上下键调节，选择为1～2，模式1为吊片法，模式2为吊环法7．S：速度，配合上下键调节，选择为1～28．TW：触发张力(只在模式1中起作用)，配合上下键调节，选择为0-79．O：中点偏移，配合上下键调节10．X：在模式1中为吊片宽度，在模式2中为吊环外径平均，配合上下键调节，选择为1～99.99（单位为mm）说明：屏幕中的箭头是指向当前的选择项目，当屏幕中没有箭头显示时，上下键才能直接控制平台升降。仪器右侧触摸式键盘如图：1．，在设置好参数后，按下【测试】键仪器会自动运行至结束，按下【测试】键后立即按【停止】键可以在非测试的情况下半自动调节中点偏移。2．，按【停止】键可在任何情况下可使仪器停止运动3．，每按一下【设置】键，在液晶屏的5～9项参数后面就会有一个箭头指示，此时可用上下键修改此参数，箭头指示在各参数间顺序循环，并加入了一个间隔，即没有箭头显示的状态，在没有箭头指示的状态中，可以使用上下键和stop键单独运动平台。4．，配合【设置】键修改各项参数使用，在非测试状态时上下键可使平台上下运动。按【停止】键停止运动。5．，在测试结束后按下【打印】键即可打印测试结果6．，如果参数设置有误，在按下test键前都可以挽回，按下【退出】键，所有参数恢复至上一次的设定。脱机测试步骤如下：一．吊片法：按下set至模式，用上下键选择模式1（吊片法），按下set跳至速度选择，用上下键选择速度，通常使用2（慢速）按下set跳至触发张力，用上下键选择，通常使用5（即5mN/m）。在模式2中，我们跳过此选择。按下set跳至吊片宽度，使用上下键调节数据最后按下test键，仪器即按吊板法原理自动工作。待完成测试后按print键即可打印出数据。二．吊环法：按下set键至模式，使用上下键选择模式2（吊环法），按下set跳至速度选择，用上下键选择速度，通常使用2（慢速）按下set跳至吊环外径平均，用上下键调节数据。与模式1相比，跳过了触发张力选择。最后按下test键，仪器即按吊环法原理自动工作。待完成测试后按print键即可打印出数据说明：在两种模式中，我们并没有使用调节中点，那是因为在按下test键的时候仪器可以自动调节中点偏移，如有需要的话依然可以人工进行调节。也可以采用半自动的方式即先按下test键后立即按下stop键。我们也没有用到键盘上的stop键和esc键，在任何情况下，按下stop键都会停止仪器的工作，主要在测试时发生错误时使用。在你选择好参数后，在按下test键后，所有的参数都会自动保存，如果参数输入错误，在按下test键之前，按下esc键，所有参数恢复至上一次的设定。在后面的使用中，可以只通过选择模式后按test键来运行，仪器会按前一次的参数设置运行。使用本仪器测量数据十分简单，由于本仪器对取值非常灵敏，故它对测试过程中的干净及温度有一定要求，请严格按注意事项执行，这样才能保证测试过程的人为误差降为最低。联机测试步骤如下：一．吊片法：第一步、打开仪器开关，打开电脑，调出（全自动张力仪.EXE）应用程序，主界面如图5所示。图5 主界面示意图第二步、在选项菜单中点击“连接”选项，如图6所示，连接计算机与仪器，一般默认使用COM1，有特殊需要可以选择其他COM口。如果连接成功，则屏幕右上角实测数据会不断更新；如果连接失败，会有提示“Connecterror！”。图6 连接界面第三步、将白金板挂在挂钩上，并在选项菜单中点击“设置…”选项，设置测试模式、白金板周长、触发张力值及中点偏移。如图7所示。注：测量液气界面张力选择板法表面张力模式，白金板周长影响到测值，一般设置值为24，触发张力值为样品台为控制样品台停止的参数，如果测试表面张力值较低或有粘度时请改变本值，一般而言测量液气界面张力时使用5mN/m。中点偏移为参考参数，一般进行设置，其他参数暂时不要设置。图7设置对话框第四步、调节仪器的粗调和细调旋钮，直到程序屏幕上的重力＝+0.000mN/m。（注意中点的漂移，正确应该为向左旋时重力减小，向右旋时重力增大；如果相反，则应重新调节中点，即将旋钮旋至最左端或者最右端，直到出现向左旋时重力减小，向右旋时重力增大为止）。或者使用软件界面的“清零”按钮进行软件清零。第五步、将白金板作清洗，步骤为：镊子夹取白金板，并用流水冲洗，冲洗时应注意与水流保持一定的角度，原则为尽量做到让水流洗干净板的表面并且不能让水流使得板变形；用酒精灯烧白金板，一般为与水平面呈45度角进行，直到白金板变微红为止，时间为20－30秒。注意事项：通常情况为用水清洗即可，但遇有机液体或其他污染物用水无法清洗时请用丙酮清洗或用20%HCL加热十五分钟进行清洗。然后再用水冲洗，烧干即可。第六步、在样品皿中加入测量液体，擦干样品皿外壁，在升降平台上垫上垫圈，将烧杯置于垫圈上。（注：在取样时，最好用移液管从待测液中部取样，并确保在取样前样品皿的干净度）第七步、准备就绪后，按“测试”开始记录，仪器会自动绘制整个表面张力值的变化曲线，数据记录完成后将整台曲线显示在屏幕上。可以记录表面张力值，也可以选择文件－>“另存为…”存储实验结果。第八步、重复性操作的方法为：按停止键，等表面张力仪样品台下降停止后，重新按测试键测试，看读取值情况。此时不用去理会表面张力仪显示出的残留值。一般情况下如果这个值超过5mN/m时才需要重新作清洗白金板的动作。二．吊环法：第一步、打开仪器开关，打开电脑，调出（jk99c全自动张力仪铂金环法.EXE）应用程序，主界面如图8所示。图8 主界面示意图第二步、在选项菜单中点击“连接”选项，如图9所示，连接计算机与仪器，如果连接成功，则屏幕右上角实测数据会不断更新；如果连接失败，会有提示“Connecterror！”。图9 连接界面第三步、在选项菜单中点击“自检”选项，如图10所示。注意：一般仪器与电脑第一次联机使用或者系统重装以后，必须自检。图10自检界面第四步、将白金环挂在挂钩上，并在选项菜单中点击“设置…”选项，设置测试模式、铂环外径、中点偏移和密度差（密度差是界面上两种物质的密度之差，例如测纯水表面张力就是纯水和空气的密度差，测水和苯之间的界面张力就是水和苯的密度差），如图11所示。注释中可以填入用户所需的信息。图11设置对话框第五步、调节仪器的粗调和细调旋钮，直到程序屏幕上的重力＝+0.000mN/m。（注意中点的漂移，正确应该为向左旋时重力减小，向右旋时重力增大；如果相反，则应重新调节中点，即将旋钮旋至最左端或者最右端，直到出现向左旋时重力减小，向右旋时重力增大为止）。或者使用软件界面的“清零”按钮进行软件清零。第六步、将白金环作清洗，步骤为：镊子夹取白金环，并用流水冲洗，冲洗时应注意与水流保持一定的角度，原则为尽量做到让水流洗干净环的表面并且不能让水流使得环变形；注意事项：通常情况为用水清洗即可，但遇有机液体或其他污染物用水无法清洗时请用丙酮清洗或用20%HCL加热十五分钟进行清洗。然后再用水冲洗，烧干即可。第七步、在样品皿中加入测量液体，擦干样品皿外壁，在升降平台上垫上垫圈，将烧杯置于垫圈上。（注：在取样时，最好用移液管从待测液中部取样，并确保在取样前样品皿的干净度）第八步、根据平台的高低，选择平台升高的范围。选择菜单中点击“设置…”选项，如图11所示。高程控制中有三档可选，平台和叶面较高使用1/4高程，否则使用1/2或全高程。如果测试过程中，还不能使白金环浸入液面，请增加垫块。第九步、准备就绪后，按“测试”键开始记录，仪器会自动绘制整个表面张力值的变化曲线，数据记录完成后将整台曲线显示在屏幕上。可以记录表面张力值，也可以选择文件－>“另存为…”存储实验结果。第十步、重复性操作的方法为：按测试键重新测试，看读取值情况。此时不用去理会表面张力仪显示出的残留值。一般情况下如果重力值超过0.5mN时才需要重新作清洗白金环的动作。附件：浮力修正表：如果您对测量的结果精度要求很高，请按如下修正表进行浮力修正：比重修正值仪器显示值实际值0..50.9954×=0.6-1.4无需修正1.51.004661.61.005591.71.006531.81.007471.91.008412.01.00936二、中高粘度液体的测量：此方法是应用在测量中粘度高于500CP.S之液体，测量时间超过5分钟，其测量值才会达到稳定（不包括液体本身随时间而变化的性质）例如甘油、粘胶等。方法一、手动方式：挂上白金板并归零；按照下列步骤使样品台上升到接触到白金板：a)按向上键，使样品台上升；b)当样品表面快接触白金板时，约1mm按停止键。取下白金板并润湿5mm高度（不能太高，且如果挂上后显示值超过5mN/m时，请将白金板在样品表面轻刮去直到显示值小于5mN/m）重新挂上白金板，此时液体会接触到白金板，并出现表面张力现象，完成润湿的过程。等相对稳定时记取值。方法二、自动操作：我们建议客户利用此方法进行操作，但如果对时间要求较高，请按第三种方法进行测试。挂上白金板并且归零；取下白金板并润湿5mm高度；利用面纸轻轻将粘着在白金板上的液体擦掉一些；重新挂上白金板，此时显示值会大于0，请不要归零，如果显示值大于5mN/m时，请再擦去一些；按测试键进行测试，记取稳定值。方法三、手动操作/快速测量：如方法一1－4，使用外力将白金板浸入液体使其值接近液体表面张力，如液体表面张力为25时，让白金板浸入液体并显示值为23－24左右。利用此方法可很容易测出高粘度表面张力且缩短时间。三、测量表面活性剂表面活性剂的表面张力较为特殊，纯表面活性剂加入其他液体中后，样品的表面张力值会随时间的变化而变化。在加入不同量的表面活性剂时，样品的表面张力会出现不同的值，但通常情况会出现一个临界值，即为CMC。具体请参考相关资料。本仪器可以很容易的完成随时间变化而变化的表面张力值的测量。1）准备测量（预热、清洗、配样等）2）将样品倒入玻璃皿中大约80%的高度；3）倒出1/3的样品以产生新的表面；4）如标准测量法中一样测量表面张力值，并观察表面张力的变化曲线情况。通常视客户要求，取某个时间点作为一个稳定的参考表面张力值。注意事项：1）根据我们的经验，每个行业对时间的取法会不同；2）使用者最好使用摩尔量来配制样品，并且取不同的摩尔量的样品，以观察CMC值。同时也可采用如下方法测得CMC值，但需要客户手工通过软件计算摩尔量。我们的仪器可以显示出表面张力变化的拐点所在。取一定量的水，加入很小量的表面活性剂，然后每次加入同样量的表面活性剂，直到出现拐点为止。当然这个量的多少根据客户的样品而定。3）当测量低浓度表面活性剂时，表面张力值会随着附着在液体表面的界面活性剂的多少而改变，由于表面状态一直在变，其值比较不稳定，但是当表面的界面活性剂达到平衡后，其值就会相对稳定。有时候这个过程需要4－5小时。四、测量界面张力的方法测量界面张力比测量表面张力时更需要注意白金板和白金环的清洁度问题。方法一、测量样品A的比重＞样品B时的界面张力（如：水－苯、水－油等）使用较高的玻璃皿，建议采用比色皿，并将样品A倒入烧杯中高度约10mm。将样品B倒入玻璃皿内约15mm。将样品放到样品台上。取少量样品A倒入另外的玻璃皿内。等完成所有测试准备后，将白金板浸入样品A大约10mm，并以一个倾斜角度使白金板离开液面。将白金板挂到挂钩上，并确保白金板停留在样品B中同时接触到样品A。如果接触到样品A，请清洗后，重新开始直到实现本目标。如果没有到样品B中，您可以垫高样品台或增加样品B的量。将仪器的触动张力设置为0.3mN/m。按测试键进行测试，并取值。方法二、此方法适用于界面张力低于5mN/m的样品同方法一1－6步；利用手动方式抬升样品台，直到白金板接触到样品B；手动让样品台下降，读取逐渐增加的表面张力值，得到最大值后利用如下公式进行计算：最大值＊0.991＝测量值。方法三、使用白金环法测试打开白金环操作程序用上升按钮键，将白金环浸入到两液体界面下方选择选项菜单中点击“设置…”，图10所示。输入两液体之间的密度差，白金环的外径。使用软件界面的清零按钮进行软件清零按向下键进行界面张力测试当曲线出现峰值后走平，按停止键进行界面张力计算仪器校正校正步骤仪器出厂前和安装时已调整完毕，除非仪器长期使用或出现较大误差，一般不必矫正。校正步骤如下：在仪器正前方找到调节电阻的小孔，调节时需使用无感调节螺丝刀。调用应用程序全自动张力仪.EXE。挂上测试吊片后，清零。同时挂上500mg砝码，调节电阻，使程序屏幕上的重力＝4.900+0.05mN或者挂上200mg砝码，调节电阻，使程序屏幕上的重力＝1.960+0.05mN本仪器可以进行软件校正在设置选项中选择传感器校正应用，如图所示挂上测试吊片后，清零。同时挂上500mg砝码，点击传感器校正中的确定键即可，校正信息会保存在init文件，不删除init文件，就不用重新校正。后记承诺用户在使用时遇到一些自己无法解决的问题，请及时与本公司联系，便于本公司帮助解决。如果用户不方便直接电话联系，或出现的问题比较复杂，或者有好的建议，可以发E-mail给本公司，本公司收到后，会迅速对用户作出响应。特别欢迎将特殊样品在实验中产生的特殊情况告诉我们。联系方式出品：上海中晨数字技术设备有限公司地址：上海市千阳路271弄9号3楼电话52690402编：200333E-mail：webmaster@boosoneb@网址：联系人：陈先生技术支持:上海华东师大水环境和界面科学研究中心地址:上海中山北路3663号化学馆邮编:200063联系人：韩庆平马士禹地址:上海中山北路3663号化学馆电话录1：20℃时某些液体的表面张力值表2某些液体的γ（20℃）液体γ(mN•m-1)液体－蒸气水－液体水辛烷十二烷己烷苯四氯化碳辛醇丁醇苯胺乙醚乙酸乙酯汞72.7521.6925.4427.4628.8826.7727.5324.642.917.023.948451.6852.9053.7735.045.010.7～3426附录附录2：不同温度时水的密度、粘度及与空气界面上的表面张力表3 不同温度时水的密度、粘度及与空气界面上的表面张力t/℃d/(g•cm-3)η/(10-3Pa•s)γ/(mN•m-1)051011121314151617181920212223242526272829304050600.999870.999990.999730.999630.999520.999400.999270.999130.998970.998800.998620.998430.998230.998020.997800.997560.997320.997070.996810.996540.996260.995970.995670.992240.988070.965341.7871.5191.3071.2711.2351.2021.1691.1391.1091.0811.0531.0271.0020.97790.95480.93250.91110.89040.87050.85130.83270.81480.79750.65290.54680.314775.6474.9274.2274.0773.9373.7873.6473.4973.3473.1973.0572.9072.7572.5972.4472.2872.1371.9771.8271.6671.5071.3571.1869.5667.9160.75表4不同温度时乙醇的密度与空气界面上的表面张力t/℃d/(g•cm-3)γ/(mN•m-1)01020304050600.80360.79790.78950.78100.77200.76320.754424.0523.1422.3221.4820.6019.8019.01附录3：表面化学与胶体中的常用公式与重要概念重要概念和规律比表面能与表面张力物质的表面是指约几个分子厚度的一层。由于表面两侧分子作用力不同，所以在表面上存在一个不对称力场，即处在表面上的分子都受到一个指向体相内部的合力，从而使表面分子具有比内部分子更多的能量。单位表面上的分子比同样数量的内部分子多出的能量称为比表面能(也称比表面Gibbs函数)。表面张力是在表面上的相邻两部分之间单位长度上的相互牵引力，它总是作用在表面上，并且促使表面积缩小。表面张力与比表面能都是表面上不对称力场的宏观表现，即二者是相通的，它们都是表面不对称力场的度量。它们是两个物理意义不同，单位不同，但数值相同，量纲相同的物理量。具有巨大界面积的系统是热力学不稳定系统物质表面所多余出的能量γA称表面能(亦叫表面Gibbs函数)，它是系统Gibbs函数的一部分，表面积A越大，系统的G值越高。所以在热力学上这种系统是不稳定的。根据热力学第二定律，在一定温度和压力下．为了使G值减少，系统总是自发地通过以下两种(或其中的一种)方式降低表面能γA：①在一定条件下使表面积最小。例如液滴呈球形，液面呈平面；②降低表面张力。例如溶液自发地将其中能使表面张力降低的物质相对浓集到表面上(即溶液的表面吸附)，而固体表面则从其外部把气体或溶质的分子吸附到表面上，从而改变表面结构，致使表面张力降低。润湿与铺展的区别润湿和铺展是两种与固—液界面有关的界面过程。两者虽有联系，但意义不同。润湿是液体表面与固体表面相互接触的过程，因此所发生的变化是由固—液界面取代了原来的液体表面和固体表面。润湿程度通常用接触角θ表示，它反映液、固两个表面的亲密程度。当θ值最小(θ＝0o)时，润湿程度最大，称完全润湿。铺展是指将液体滴洒在固体表面上时，液摘自动在表面上展开并形成一层液膜的过程，因此所发生的变化是由固-液界面和液体表面取代原来的固体表面。铺展的判据是上述过程的ΔG：若ΔG＜0，则能发生铺展；若ΔG＞0，则不能铺展。显然，如果能发生铺展，则必然能够润湿；但能够润湿(θ＜90o)，则不一定发生铺展。只有完全润湿时才能铺展。因此润湿与铺展是两个不同的概念。溶液的表面吸附量在一定条件下为了使表面张力最小，溶液能自动地将其中引起表面张力减小的物质相对浓集到表面上，因此表面相的浓度与溶液本体不同，这种现象称表面吸附。达吸附平衡时，单位表面上溶质的物质的量与同量溶剂在溶液本体中所溶解的物质的物质的量的差值，称为表面吸附量，用符号Г表示。Г也常叫做表面超量，单位mol•m-2。Г反映溶液表面吸附的性质和强弱：Г＞0，表示正吸附〔表面活性物质属于这种情况〕，且Г值越大表示正吸附程度越大；Г＜0，表示负吸附，且Г值越负表示负吸附程度越大。Г值可由Gibbs吸附方程求出。当浓度很大时，表面吸附量不再随浓度而变化．此时称最大吸附量或饱和吸附量。表面活性剂表面活性剂是一类能够显著降低水表面张力的物质，其特点是加入量很小而降低表面张力的收效很大。所以它们在溶液表面具有很强的正吸附。表面活性剂分子具有不对称性结构，其一端是有极性的亲水基，另一端是无极性的憎水基，所以它们在表面上呈定向排列，其憎水基朝外，亲水基朝向液体内部。在溶液内部，表面活性剂分子缔合成胶束。表面活性剂在水溶液中开始形成胶束时的浓度称临界胶束浓度CMC。有关胶束的实验及理论研究是目前一个十分活跃的领域。表面活性剂在生产、生活及科研活动中具有广泛的应用。固体的表面吸附为了降低表面张力，固体表面能自发地从外界吸附气体或溶液中的溶质。达吸附平衡时，单位质量的固体所吸附的吸附质的物质的量称吸附量。若吸附质是气体，人们也常用单位质量的固体所吸附约气体在标准状况下的体积表示吸附量。对于气-固吸附，吸附量与温度和压力有关，表示为Γ＝f(T，p)。在等温下，Γ＝f(p)，表示此关系的曲线称吸附等温线，在科研中用得最多。实际上任何吸附理论最终要解决的问题就是预测和绘制吸附等温线。吸附系数b相当于化学反应的平衡常数，它是吸附程度的标志。吸附热ΔHm是吸附1mol吸附质时所放出的热量，│ΔHm│是吸附强度大小的标志。胶体的基本特征肢体是一类特殊的系统，它具有高分散性、多相性和热力学不稳定性。ζ电位在胶体的诸性质(光学性质、动力性质、表面性质和电性质)中，电性质最为重要，它在胶体的稳定与破坏过程中起着举足轻重的作用。胶粒具有带电结构，它的中心是由许多固体分子组成的胶核，胶核表面被吸附离子包围，吸附离子外边是跟随其一起运动的紧密层。胶核、吸附离子和紧密层一起构成胶粒，胶粒是溶胶中的独立运动单位。胶粒的带电情况是用ζ电位来描述的，ζ电位是指滑移界面(紧密层的外沿)与溶液内部的电位差。ζ值的大小是胶粒带电程度的标志，ζ的符号是胶粒带电性质的标志。在电场强度及介质条件固定的情况下，ζ决定着胶粒的电泳速度和介质的电渗速度。电解质对溶胶作用的两重性：往溶胶中加入少量电解质，可对溶胶起稳定作用；但大量电解质却会使溶胶聚沉。一般认为，对溶胶起聚沉作用的主要是反离子。反离子价数越高，其聚沉能力越大，聚沉值越小。当反离子价数相同时，聚沉决定于与胶粒带同号电荷的离子，同号离子的价数越低，聚沉能力越大。

主要公式表面功或式中W‘是表面功，γ为表面张力，A为系统的表面积。该式是计算表面功的基本公式。表面张力或 此四式称为表面张力的热力学定义式，其中（A）为系统的Helm－holtz函数。四式中，第一式用的最多。（G/A）T，p，，，。。。相当于在等温等压及各种物质的量不变的情况下，将系统的表面积增加1m2时所引起的Gibbs函数变化。所以表面张力也称作比表面Gibbs函数（或比表面能）。表面热力学这组公式称为表面热力学的基本关系式。其中第四式用的最多，dG是全微分，右端四项分别代表温度、压力、物质的量及表面积的变化所引起的系统G的变化。可见，表面积A增加，将使系统Gibbs函数增加，即在等温等压等物质的量的情况下，dG＝γdA。Young－Laplace公式此式称Young－Laplace公式。其中ΔP是弯曲界面下的附加压力，γ是界面张力，r是弯曲界面的曲率半径。方程表明，附加压力是由表面张力引起的，而且其大小与曲率半径成反比。ΔP是指弯曲界面两侧两相的压力差，它始终加到曲率半径的中心一侧。对于由液膜围成的气泡，由于存在内外两个半径几乎相同的表面，所以泡中的附加压力应为ΔP＝4γ/r。Kelvin方程此式称为Kelvin公式。式中PV代表半径为r的小液滴的蒸气压，PV0代表同温度时液体蒸气压的正常值，γ为液体的表面张力，M和ρ分别为液体的摩尔质量和密度。方程表明，PV大于正常蒸气压且随液滴半径减小而增大。Kelvin方程也可用于计算固体颗粒的蒸气压，此时γ代表固体的表面张力。式中χB代表半径为r的微小固体微粒的溶解度，χ0B为同温度下固体的正常溶解度，γ为固体与其饱和溶液间的界面张力，MB和ρB分别为固体B的摩尔质量和密度。此式表明小固体微粒的溶解度大于正常溶解度且随颗粒变小而增大，即固体微粒越小越容易溶解。在此式中，将溶液当作理想溶液。式中Tm代表半径为r的微小固体微粒的熔点，T0m为固体的正常熔点，γ为固－液界面张力，M为摩尔质量，ρ为固体的密度，ΔslHm为摩尔熔化焓。此式表明微小固体的熔点低于正常熔点，且固体颗粒半径越小，其熔点越低，即固体越容易熔化。Young方程此式称为Young方程。式中γs－g、γl－g和γs－l分别代表固－气、液－气和固－液间的界面张力，θ为接触角，其值0o≤θ<180o。人们通常用θ代表液体对固体表面的润湿程度，即θ值越小，表示润湿程度越大。将一滴液体滴到固体表面上，若能达到流动平衡，才遵守young方程。表面吸附量或 式中г为溶液的表面吸附量，单位为mol•m-2，（γ/bB）T,P和（γ/CB）T，P代表溶液表面张力随浓度的变化率。此式是最常用的Gibbs吸附方程，它描述溶液浓度、表面张力和表面吸附量三者之间的关系，是表面和胶体科学的一个基本公式。此式表明，能够降低表面张力的物质总是相对浓集于表面上，而使表面张力增大的物质相对浓集于体相内部。在上述公式中，忽略了活度系数的影响。液体在固体表面上的铺展判据此式是液体在固体表面上的铺展判据。其中ΔG是铺展过程的Gibbs函数变。如果ΔG<0,则铺展过程能发生；如果ΔG≥0，则铺展过程不能发生。langmuir吸附方程此式称作Langmuir吸附方程，它适用于气体在固体表面上的单分子层吸附。式中θ代表固体的表面覆盖率；P为吸附平衡时气体的压力；b是吸附系数，对给定的吸附剂和吸附质它只与温度有关。若把吸附视为化学反应，则b相当于反应的平衡常数(故有人称之为吸附平衡常数)，是吸附平衡位置的标志，也就是固体表面对气体的吸附程度的标志。上述方程可写作：其中Γ和Γmax分别是吸附量和最大吸附量（饱和吸附量）。在气－固吸附实验中，人们常用气体在标准状况下的体积描述吸附情况，此方程写作：其中V和Vmax分别为气体的吸附体积和最大吸附体积。为了便于处理数据，上式常表示为如下形式：此时表明，根据实验数据作图p/V—p，可由所得直线的斜率和截距求出b和Vmax。Langmuir方程也常用于固体对溶液中溶质的吸附，在这种情况下，需将式中的p换作溶液浓度。BET公式此式称BET公式。其中V为吸附体积，Vmax为单层饱和吸附体积，PV是吸附质在该温度下的饱和蒸气压，C是与吸附过程热效应有关的常数。此公式适用于固体对气体的多分子层吸附和单分子层吸附，压力范围为0.05<P/PV<0.35。为了处理实验数据方便，BET公式常写作如下形式：这意味着将实验数据作P/V(PV-P)—P/PV图，成一直线，而且可由直线的斜率和截距求得Vmax，即：人们认为该方法是求Vmax的最可靠方法。Freundlich吸附等温式此式称Freundlich吸附等温式，其中Γ是吸附量，P是吸附平衡时气体的压力，k和n均为只与吸附剂和吸附质本身有关的经验常数。此公式广泛应用于求吸附量。它也适用于固体对溶液中溶质的吸附，此时只需将式中的P换成溶液的浓度即可。此式适用于吸附量恒定的情况。其中P和T分别为吸附平衡时的气体压力和温度，ΔΗm是等量吸附热，单位为J•mol-1。式中的ΔΗm实际上是微分热。此式表明，在保持吸附量不变的条件下，压力随温度升高而增大。Rayleigh公式此式称为Rayleigh公式，其中Io和I分别为入射光和散射光的强度，λ是入射光波长，n1和n2分别为分散介质和分散相的折射率，是胶粒浓度(即单位体积的溶胶中的胶粒数)，V是单个粒子体积。此式用于计算溶胶的Tyndall效应。Fick定律此式称Fick定律，其中dN/dt为单位时间内通过截面积A的扩散量，为浓度梯度。定律表明，单位时间内的扩散量与截面积A和浓度梯度成正比。D称为扩散系数，其意义是：当单位浓度梯度时，单位时间内通过单位截面的扩散量。对于球形粒子，D