環(huán)法與板法的區(qū)別

板法的優(yōu)勢(shì)：

不需要修正。那么就沒有因?yàn)樾拚椒◣淼恼`。

不需要知道液體密度。原因來自于板法不需要主動(dòng)拉起液膜

純靜態(tài)。做界面張力時(shí)，優(yōu)勢(shì)點(diǎn)是不會(huì)對(duì)界面處產(chǎn)生乳化的情況。

還是純靜態(tài)。可以延長(zhǎng)檢測(cè)時(shí)間來檢測(cè)吸附比較慢的表面張力的液體(張力平衡得慢)，流動(dòng)性差得液體也是同樣理由。

還是純靜態(tài)。測(cè)量速度快。

還是純靜態(tài)。沒有像環(huán)一樣需要進(jìn)行拉起液膜，減少了器件可能產(chǎn)生形變從而帶來誤差的因素。

環(huán)法的優(yōu)勢(shì)：

環(huán)法是很多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量方法。

由于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)的潤(rùn)濕周長(zhǎng)長(zhǎng)，測(cè)量同樣張力時(shí)，力值會(huì)比板法大。換句話說，在小表/界面張力測(cè)量時(shí)，環(huán)法可能準(zhǔn)確度及重復(fù)性會(huì)更好。

含硅或者陽離子溶液會(huì)吸附到板上，板的表面變得疏水，從而造成板法測(cè)量公式的前提接觸角為0的條件不成立，測(cè)得結(jié)果會(huì)出現(xiàn)較大誤差。而環(huán)法是通過拉出液膜到達(dá)接觸角為0的狀態(tài)則無需考慮環(huán)表面發(fā)生明顯性能變化。

那么問題來了。如果鉑金板被污染了(做了含硅或者陽離子溶液測(cè)量)，如何清洗?

在ISO 304 -1985 則推薦甲苯，全氯乙烯或者氫氧化鉀甲醇溶液清洗，之后用1.839g/ml@20℃的熱濃硫酸進(jìn)行清洗，然后再用蒸餾水沖洗，不進(jìn)行灼燒。

環(huán)法的修正問題

環(huán)法修正方法，主要是計(jì)算環(huán)帶起液膜的體積。如不減去這部分液膜體積重量，那么計(jì)算結(jié)果會(huì)比較高。常見的方法有Harkins& Jordan， Zuidema&Waters，Huh Mason等。

Harkins& Jordan這種方法實(shí)際上是查表法，是兩個(gè)專注的人不斷實(shí)驗(yàn)獲得的一個(gè)表格。是目前精確度是最高的修正方法。上面提及的另外的兩種方法均基于此方法。

他們發(fā)現(xiàn)修正系數(shù)并不是和液體密度差呈線性關(guān)系。還和環(huán)的R/r，R3/V有關(guān)系。其中R是指環(huán)的平均直徑，r是環(huán)線的半徑，V是被拉起的液膜體積。

圖源：QB/T1323-1991洗滌劑表面張力的測(cè)定圓環(huán)拉起液膜法

而Zuidema&Waters是在Harkins&Jordan基礎(chǔ)上做了插值法擬合，可認(rèn)為是精度稍差的Harkins&Jordan的方法。Huh&Mason也是通過數(shù)學(xué)的方式擴(kuò)大了適用的范圍，同時(shí)兼顧了測(cè)量的精度。 另外，對(duì)有不同密度差，有不同的適用范圍。

圖源：kruss

對(duì)于一個(gè)(指定的)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)來說，測(cè)量過程與操作者僅需輸入液體密度差，其余是由設(shè)備軟件自行計(jì)算。

ASTM D1331 環(huán)拉破法與修正方法的一點(diǎn)疑惑

ASTM D1331提到環(huán)拉破法，且用Harkins& Jordan的修正方法。但這里有個(gè)細(xì)節(jié)：拉破液膜的前一瞬間的力值不是最大，液體與圓環(huán)的接觸角不為0°。請(qǐng)看下圖：

以上兩圖源：GB/T 5549-2010 表面活性劑 用拉起液膜法測(cè)定表面張力

那么就存在修正不一定是準(zhǔn)確的問題?所以測(cè)量值只能是同測(cè)量參數(shù)比較?

液體流動(dòng)性與平衡問題

液體流動(dòng)性如果相對(duì)較差。而環(huán)法測(cè)量是一個(gè)拉液膜的過程。此時(shí)如果拉液膜的速度快于液體自身的流動(dòng)性，那么就會(huì)存在阻力增大，液膜拉斷的問題。解決辦法是降低拉膜速度或者使用板法/懸滴法延長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試。

如果液體流動(dòng)性也好，但是由于液體中表面活性劑分子量大等原因造成平衡速率較慢。此時(shí)環(huán)法還是降低拉膜速度，甚至可能需要選用其他測(cè)試方法，如懸滴法等。板法則需要增加等待時(shí)間再測(cè)量。

如果兩種液體流動(dòng)性好，但界面處容易發(fā)生微溶，那么可以通過預(yù)飽和方式完成界面處平衡狀態(tài)，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。

液體蒸發(fā)問題

此問題由延長(zhǎng)時(shí)間帶來的副作用引出。

可以在測(cè)量設(shè)備中創(chuàng)造相對(duì)密閉的環(huán)境，通過溶液自身蒸發(fā)形成一個(gè)飽和蒸汽壓環(huán)境即可有效防止蒸發(fā)帶來的影響。