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表面活性剂的表征

表面活性剂作为润湿剂、乳化剂、清洁剂或发泡剂在液体混合或与固体物质接触时发挥了重要作用。需要界面分析解答的问题与表面活性剂的研发、优化和正确计量相关。表面活性剂降低表面张力或界面张力的效果如何?生效速度如何?改进润湿的程度如何?是否有发泡倾向,形成的泡沫性质是什么?

我们的张力仪通过测量表面张力来测定表面活性剂的效果和效率,表面张力仪能精确地测量界面张力,从而有助于研发和优化乳剂;动态张力仪能提供在快速过程使用表面活性剂的诀窍。用我们的接触角测量仪所做的分析能提供有关润湿性的可靠信息,泡沫分析仪则帮你优化发泡产品或防止泡沫。

表面张力的测量

表面张力是许多工作和过程的一个重要参数,例如:

  • 印刷、涂覆、粘合
  • 清洁过程中的润湿
  • 电镀溶液
  • 消防
  • 植物保护
  • 防晒霜、乳胶、混凝土等的粉末和颜料分散

由于水的高表面张力,对疏水表面和颗粒的润湿效果较差。表面活性剂通过降低液体的表面张力,从而提高其在固体表面的润湿性和粉末的分散性。
我们的张力仪在精确、半自动或全自动测量表面张力的基础上量化表面活性剂的效果,液滴形状分析仪和光学悬滴测量法可采用非常小的样品量。

临界胶束浓度(CMC)的测量

CMC测量提供了有关表面活性剂使用的重要信息,例如:

  • 表面活性剂的清洁效率
  • 优化润湿剂用量

临界胶束浓度(CMC)是表面被表面活性剂分子完全覆盖时的浓度。高于此浓度,表面活性剂分子簇(胶束)形成在溶液中。大多数情况下,胶束决定表面活性剂的清洁效果,因为它们可以掺入和驱动疏水性物质。测量CMC有助于测定清洁液生效时的表面活性剂浓度。

浓度在CMC以上时,继续添加表面活性剂不会使表面张力进一步降低。在加入润湿剂的情况下,鉴于成本和生态问题,使用CMC以上的浓度的用量是没有意义的。可通过测量CMC优化表面活性剂作为润湿剂使用的用量。

我们的力学法张力仪 - K100可全自动测量CMC。由于采取加液和抽液的连续操作方式,测量可在恒定溶液体积和很宽的浓度范围内进行,从而非常精确地测量CMC。

液体之间界面张力的测量

界面张力测量通常应用于以下领域,并回答下列问题:

  • 食品、化妆品或药品乳剂
  • 疏水液体(如变压器油)老化
  • 三次采油中微乳液、无溶剂脱脂、疏水性药物生物利用度

作为乳化剂使用的表面活性剂能降低不溶于彼此的相间界面张力,从而提高混合性。与此同时,它们更容易使小液滴形成并产生稳定乳剂的效果,表面活性剂能减缓或防止液滴合并。

液体和水之间的界面张力是液体疏水性的量度。因此,界面张力测量用于确保不该与水互溶的液体品质。例如,根据ASTM D-971分析变压器绝缘油。

我们的张力仪采用环法、板法或棒法测量两种液体之间的界面张力。可用我们的液滴形状分析仪对小量样品进行光学测量。

我们的旋转滴界面张力仪 - SDT专为非常低的界面张力设计,界面张力可低至小于10-6 mN/m,如三次采油(增强型油采收EOR)。这些测量有助于研发形成微乳液的表面活性剂组合和用量。

动态表面张力和界面张力的测量

动态表面张力或界面张力在许多应用中是很重要的,如表面活性剂的以下应用:

  • 快速工业润湿过程,如印刷、喷漆、涂覆和粘合
  • 喷涂时的雾化能力和润湿
  • 旨在乳化的液体混合
  • 检查清洁液的表面活性剂含量

各种应用和生产过程高速形成表面或界面,然而,表面活性剂的扩散和吸附需要一定时间。因此,表面张力和界面张力取决于新相界形成的时间,相应地,界面张力或表面张力在动态过程中比在稳定状态下要高得多,这种情况显著影响了表面活性剂类型和用量的正确选择。我们的气泡压力张力仪 - BP100BP50能测量出只存在几毫秒的表面的动态表面张力。

气泡压力法还可以用于测定溶液浓度在CMC以上的表面活性剂含量。在该范围内,静态表面张力不再依赖于浓度。为测试需要,可用我们的BP100台式测量仪绘制校准曲线,然后用BP50便携式仪器在现场进行进一步测试。

在动态液-液过程,如乳化,依赖于时间的界面张力值是确定的,我们的滴体积法张力仪 - DVT50能在很宽的速度范围内测量该动态值。测量结果将帮助您正确选择用于优化产品或过程的表面活性剂类型和用量。

接触角测量

接触角测量用于表征表面活性剂,能回答下列问题:

  • 添加表面活性剂对润湿的影响
  • 含表面活性剂固体的润湿性

接触角是添加表面活性剂后液体润湿性改进程度的表现。我们的液滴形状分析仪能按需求高度自动化地测量接触角,并在高温或低温、湿度控制或不同滴液方式下动态灵活地模拟润湿过程。

固体经常与表面活性剂混合以改进水对它的润湿性。例如,使用表面活性剂促进和加速片剂溶解。随时间变化的接触角对研究表面活性剂的效果尤为重要,该值反映了表面活性剂在界面吸附液体和生效改进溶解性的速度。

泡沫分析

泡沫分析应用于优化泡沫形成和稳定性以及防止起泡的以下行业:

  • 泡沫形成:身体护理、烹饪泡沫、浮选、消防
  • 泡沫预防:印刷和涂层、冷却液、液体输送、工业清洁

表面活性剂常常形成泡沫,并且通常专门用于产生泡沫。应用的不同领域对起泡性、泡沫稳定性、水份含量和泡沫气泡尺寸有不同要求。我们的动态泡沫分析仪 – DFA100采用可重复的泡沫形成技术和方法测量随时间变化的泡沫高度;电导模块可测量泡沫发生一段时间内的泡沫高度变化以及不同泡沫高度时的泡沫水份含量;光学泡沫结构分析模块能测定气泡尺寸分布和其与时间的关系,以优化泡沫性质。

表面活性剂的发泡也经常对加工过程和产品质量产生不良影响。为防止起泡,通常使用低发泡表面活性剂并加入泡沫抑制物质,对由这种混合物形成的快速衰变泡沫,可使用DFA100对其进行可靠分析,以优化泡沫预防。

表面流变研究

表面流变研究可从以下几个方面深化您对表面活性剂的认识:

  • 表面活性剂的流动性
  • 膜稳定性
  • 泡沫稳定性
  • 乳剂稳定性

表面流变学研究随速度变化的表面张力或界面张力变化,以及界面面积的变化程度。我们的界面流变仪可测量界面弹性(储能模量)和界面粘度(损耗模量)等量。通过这些量可以得到表面活性剂的流动性、液膜以及乳剂液滴的稳定性。该结果也经常与泡沫参数(如排水速度和泡沫气泡稳定性)相关联。
对界面流变学的认识可加深对乳剂和泡沫内表面活性剂特性的了解,这有利于优化需要表面活性剂发挥作用的产品和加工过程。

KRÜSS应用报告

AR283: 根据ASTM D 1173-07标准采用温和的新颖发泡方式对表面活性剂的起泡性能进行性能评价

根据ASTM D 1173-07,使用自动可重复的Ross-Miles泡沫分析方法比较了三种身体护理产品表面活性剂的起泡性和泡沫稳定性。我们的应用报告摘自评估新表面活性剂的一项广泛的标准研究。

AR269:研究印刷亮面漆消泡剂的泡沫抑制效果

为避免泡沫引起诸多质量问题,要将消泡剂加入到水性印刷油墨和亮面漆中。我们对两种有机硅类消泡剂的效率进行了研究,并对两者的泡沫高度与作用时间的相关性进行了研究。

AR268:表面活性剂效果的动力学研究

采用静态和动态测量研究表面活性剂降低表面张力的效果和效率,最适合表面活性剂的选择取决于加工速度。

AR267:表面活性剂水溶液的发泡性能和泡沫稳定性

对三种低发泡表面活性剂的发泡性能和泡沫稳定性能进行表征。通过与界面流变性能测量结果进行比较,其参数与泡沫测量数据之间具有良好的相关性。

AR249:通过测定表面活性剂溶液的表面流变性能来表征液态泡沫

对两款身体护理产品的泡沫高度、弹性模量和粘性模量进行测量。测量结果显示较高的表面弹性和较高的泡沫稳定性相关。

AR231:通过接触角和表面张力测量来评估表面活性剂水溶液对被污染疏水纺织物的清洁能力

通过建模来展示表面活性剂溶液和浸润助剂混合物的如何有效的清洁,该混合物会影响纤维接触角和与污染物的界面张力。

AR204:表面活性剂混合物的协同性

对阴离子表面活性剂SDS和阳离子表面活性剂TMAB混合物进行临界胶束浓度(CMC)测量,结果表明: 在每种表面活性剂的含量为50%(两种表面活性剂有相同数量的颗粒)时,形成的胶束的分子数最多。

AR202:用表面张力测量的方法研究溶液中聚合物/表面活性剂的相互作用

对溶液中表面活性剂和聚合物之间可能的相互作用进行综合分析发现,这种相互作用与其流变性能也相关。

AR201:临界胶束浓度(CMC)会随烷基醇聚氧乙烯醚头基大小变化

烷基醇聚氧乙烯醚的测量结果显示CMC与聚氧乙烯醚头基大小相关,测量结果可用于测定基于CMC的未知样品的乙氧基化度。