Tension de surface dynamique

La tension de surface dynamique (TS) ou la tension interfaciale (TI) est la valeur de TS ou TI pour un âge de surface ou un âge d'interface donné. Dans le cas des liquides avec des substances actives à la surface (tensioactifs), cela peut différer de la valeur d'équilibre.

Données fondamentales

Suite à leur adsorption à la surface ou sur l'interface, les tensioactifs entraînent une réduction de la TS ou TI. Juste après que la surface soit formée, la TS ou TI a la même valeur que le(s) liquide(s) pur(s). La valeur diminue ensuite jusqu'à atteindre une valeur d'équilibre. Le temps requis pour cela dépend de la vitesse de diffusion et de la vitesse d'adsorption du tensioactif.

Progression schématique de la diffusion et de l'adsorption d'un tensioactif

Il existe une différence entre la TS/TI dynamique et la valeur d'équilibre d'une part, et entre les méthodes dynamiques et statiques d'autre part. Avec un tensiomètre dynamique (par ex. un tensiomètre à volume de goutte ou un tensiomètre à pression de bulle), la taille de l'interface change pendant la mesure. Malgré cela, si le changement est suffisamment lent, il est souvent possible de mesurer une valeur d'équilibre mesurée ainsi que les valeurs en fonction du temps. À l'inverse, il est également possible de déterminer la valeur d'équilibre en fonction du temps en utilisant des méthodes statiques avec lesquelles la taille de l'interface ne change pas (par ex. la méthode de la plaque de Wilhelmy).

Évaluation des processus à haute vitesse et du contrôle qualité des bains à teneur en tensioactifs

Les interfaces sont produites de manière extrêmement rapide dans les processus tels que la vaporisation, le moussage, le nettoyage, l'impression, l'émulsification ou le revêtement. Dans ces processus, la valeur d'équilibre de la tension de surface n'est pas la seule à avoir une influence déterminante, l'énergie cinétique de la formation de l'interface joue aussi un rôle important. La mobilité moléculaire des tensioactifs utilisés devient un facteur important dans la formation de la TS ou de la TI.

Les mesures de la tension superficielle dynamique à l’aide d’un tensiomètre à pression de bulle sont également utilisées pour la détermination indirecte de la concentration d’agents de nettoyage ou mouillants dans les bains industriels, dans lesquels la concentration en tensioactifs est généralement supérieure à la concentration micellaire critique (CMC). Dans une certaine plage d’âges de surface, il existe une forte corrélation entre la tension superficielle dynamique et la concentration en tensioactifs et peut donc être utilisée pour déterminer la teneur en substances à surface active.

Méthodes de mesure

  • Méthode de la pression de bulle : La pression interne maximale d'une bulle de gaz qui est formée dans un liquide au moyen d'un capillaire est mesurée.
  • Méthode du volume de goutte : Le volume d'une goutte de liquide produit sur un capillaire vertical est mesuré au moment de son détachement. Cette méthode est principalement utilisée pour mesurer la tension interfaciale.
  • Rhéologie interfaciale : La mesure de la progression de la tension superficielle (TS) ou de la tension interfaciale (TI) sur une goutte, dont la surface change en cycles sinusoïdaux. La mesure révèle le comportement viscoélastique de la surface ou de l’interface d’une solution de tensioactifs, qui corrèle souvent avec la stabilité des mousses ou émulsions. L’analyse est menée en effectuant une analyse de profil de goutte sur une goutte pendante.