您選擇的是北京品智創(chuàng)思精密儀器有限公司銷售的PZ-A全自動(dòng)表面張力測(cè)試儀，包括鉑金板法和鉑金環(huán)法。表面張力是液體的，尤其是表面活性劑水溶液的一種基本性質(zhì)。

PZ-A全自動(dòng)表面張力測(cè)試儀是一種用物理方法代替化學(xué)方法的簡(jiǎn)單易行的測(cè)試表面張力的儀器，可以迅速準(zhǔn)確地測(cè)出各種液體的表面張力值。在水電部門用來(lái)測(cè)試電業(yè)用的表面張力值以加強(qiáng)對(duì)絕緣油油質(zhì)的監(jiān)督，在石油、化工、科研和教育部門，可以用來(lái)測(cè)試各種液體的表面張力值，來(lái)分析各種液體和在教學(xué)中使用，有著應(yīng)用領(lǐng)域。

 1.1什么是表面張力
表面張力是液體表面由于分子引力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任意界線上的張力。在液體內(nèi)部的一個(gè)分子受到周圍分子的作用力的合力為0，但在表面的一個(gè)分子卻不如此。因上層空間氣相分子對(duì)它的吸引力小于內(nèi)部液相分子對(duì)它的吸引力，所以該分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液體內(nèi)部，結(jié)果導(dǎo)致液體表面具有自動(dòng)縮小的趨勢(shì)，這種收縮力稱為表面張力。

 液體內(nèi)部的分子和分子間幾乎是緊挨著的，分子間經(jīng)常保持平衡距離，稍遠(yuǎn)一些就相吸，稍近一些就相斥，這就決定了液體分子不像氣體分子那樣可以無(wú)限擴(kuò)散，而只能在平衡位置附近振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。在液體表面附近的分子由于只顯著受到液體內(nèi)側(cè)分子的作用，受力不均，使速度較大的分子很容易沖出液面，成為蒸汽，結(jié)果在液體表面層（跟氣體接觸的液體薄層）的分子分布比內(nèi)部分子分布來(lái)得稀疏。相對(duì)于液體內(nèi)部分子的分布來(lái)說(shuō)，它們處在情況中。表面層分子間的斥力隨它們彼此間的距離增大而減小，在這個(gè)層中分子間的引力作用占優(yōu)勢(shì)。這種表面層中任何兩部分間的相互牽引力，促使了液體表面層具有收縮的趨勢(shì)，由于表面張力的作用，液體表面總是趨向于盡可能縮小，因此空氣中的小液滴往往呈圓球形狀

1.2鉑金環(huán)法
鉑金環(huán)法是因測(cè)試部分與液體樣品間會(huì)形成一個(gè)環(huán)形膜而得的。

鉑金環(huán)法的測(cè)量方法為:（1）將鉑金環(huán)輕輕地浸入液體內(nèi);（2）平臺(tái)下降，鉑金環(huán)下面形成一個(gè)水泡膜，并與鉑金環(huán)分離；（3）由感應(yīng)器測(cè)平衡值，轉(zhuǎn)化為表面張力值并顯示出來(lái)。。

1.3鉑金板法
當(dāng)鉑金板浸入到待測(cè)液體后，鉑金板的周圍就會(huì)受到表面張力的作用，液體的表面張力會(huì)將鉑金板盡量地往下拉。當(dāng)液體表面張力及其他相關(guān)的力與平衡力達(dá)到均衡時(shí)，鉑金板就會(huì)停止向液體內(nèi)部浸入。這時(shí)候，儀器的平衡感應(yīng)器就會(huì)測(cè)量浸入深度，并將它轉(zhuǎn)化為液體的表面張力值。

鉑金板法的測(cè)試步驟為：（1）平臺(tái)上升；（2）鉑金板底部與液面全部接觸時(shí)，由感應(yīng)器測(cè)平衡值，轉(zhuǎn)化為表面張力值并顯示出來(lái)。

1.4鉑金板法和鉑金環(huán)法的比較
1.鉑金板法可測(cè)量液體表面（或界面）張力隨時(shí)間的變化：鉑金板法測(cè)量時(shí)是一直接觸待測(cè)液體的，只要液體的表面張力發(fā)生變化，測(cè)試值就會(huì)有變化，如果選用數(shù)據(jù)處理軟件還可觀測(cè)的表面張力隨時(shí)間的變化曲線。

2.可方便地測(cè)量中高粘度液體的表面張力：鉑金環(huán)法測(cè)試時(shí)需要鉑金環(huán)向上提升，在此過(guò)程中除了表面張力的作用外還有粘力作用。

3.測(cè)試精度高：鉑金板不易變形，鉑金環(huán)容易變形。環(huán)的不規(guī)則圓、不平整會(huì)影響表面張力的測(cè)試精度。

第二章  儀器介紹

2.1技術(shù)指標(biāo)

2.2

• 
• 功能特點(diǎn)
  包括鉑金板法和鉑金環(huán)法，適用領(lǐng)域廣闊；
  操作過(guò)程和數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化，使人為操作誤差的可能降到低；
  關(guān)鍵零部件（包括傳感器），測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，重復(fù)性好；
  中文操作軟件界面，自動(dòng)生成數(shù)據(jù)，可存儲(chǔ)打印。
  運(yùn)行平穩(wěn)，噪音小。

2.3準(zhǔn)備工作
PZ全自動(dòng)表面張力測(cè)試儀在組裝前請(qǐng)確認(rèn)如下事項(xiàng)是否已經(jīng)完成：

1.實(shí)驗(yàn)室應(yīng)保持非常好的干凈度，恒溫室溫；

2.確認(rèn)實(shí)驗(yàn)室是否有自來(lái)水，實(shí)驗(yàn)器具清洗；

3.確認(rèn)實(shí)驗(yàn)室是否能夠使用明火，鉑金環(huán)、鉑金板需要灼燒。

4.是否已經(jīng)接好220V電源，并安裝好相應(yīng)插座即接地；

7.檢查儀器外觀是否完好，在穩(wěn)定試驗(yàn)臺(tái)靜置1-2小時(shí)

第三章 實(shí)驗(yàn)操作
當(dāng)鉑金板/鉑金環(huán)或燒杯不干凈，測(cè)量值會(huì)有所誤差而且重復(fù)性差，數(shù)值忽大忽小或持續(xù)增加或持續(xù)減小，所以應(yīng)力求保持干凈。

比如測(cè)水時(shí)，用手指輕輕點(diǎn)了水，此時(shí)會(huì)變化較小張力值，因?yàn)槭种干系挠透淖兞怂谋砻嫣匦?，所以要保持鉑金板/鉑金環(huán)與燒杯的干凈（建議超聲波清洗，烘干后再用）。

3.1儀器校正
1）水平校正 表面張力儀靜置1-2小時(shí)后，觀察表面張力儀背面的水平校準(zhǔn)水泡是否在中間。如果沒(méi)有符合要求，則說(shuō)明沒(méi)有水平。

校準(zhǔn)方法：轉(zhuǎn)動(dòng)表面張力儀的水平調(diào)節(jié)旋鈕，直到水泡位于水平儀中間。

2）天平校正 使用前，對(duì)張力儀進(jìn)行天平校正

表面張力計(jì)的應(yīng)用
表面張力儀的應(yīng)用廣泛，主要用于以下方面：

(1)在線表面張力測(cè)試，用于過(guò)程分柝與控制，可達(dá)致產(chǎn)品均質(zhì)減低損耗，整體來(lái)說(shuō)是降低生產(chǎn)成本、質(zhì)量監(jiān)控。

(2)臨界膠速表面活性劑濃度相對(duì)表面張力，可以很快由測(cè)繪標(biāo)圖而確定。

(3)一些常用的清潔劑的表面活性劑非?；钴S，表面張力測(cè)試可研究清潔劑的方子，從而優(yōu)化它的功能。

(4)很多墨水、涂料都含有活躍的表面活性劑，當(dāng)在應(yīng)用過(guò)程中，會(huì)直接影響質(zhì)量。通過(guò)高速的公式、化學(xué)方子預(yù)測(cè)比較，可更準(zhǔn)確的加強(qiáng)應(yīng)用性能。

(5)可用于測(cè)試氣霧劑的噴霧方子、化學(xué)公式的比較，主要是衡量表面活性分子的擴(kuò)散時(shí)間。

(6)儀器的模擬輸出包括微分壓力傳感器訊息，會(huì)收集得表面活性分子由環(huán)繞的流體至空氣/液體界面的表面擴(kuò)散準(zhǔn)確的測(cè)量值及它的移動(dòng)訊息。

(7)測(cè)量半導(dǎo)體工業(yè)的電鍍液槽里電鍍液的表面張力，可以準(zhǔn)確決定電鍍液的濃度及添加劑的應(yīng)用份量。 

表面張力的應(yīng)用領(lǐng)域：
1. 電力行業(yè)
分析絕緣油的純凈程度和運(yùn)行油的污染狀況。

2. 墨水、油墨行業(yè)
分析印刷、涂布傾向性、潤(rùn)濕性，進(jìn)行質(zhì)量控制。

3. 清洗劑行業(yè)
分析表面活性劑的吸收速度、性質(zhì)，研究適合的濃度，研究臨界膠束濃度。

4. 助化劑行業(yè)：
研究聚集與擴(kuò)散的行為能力。

5. 化妝品行業(yè)
分析乳劑或懸浮劑的分散性、穩(wěn)定性及潤(rùn)濕性。

6. 電鍍行業(yè)
分析電鍍液潤(rùn)濕性，進(jìn)行質(zhì)量控制。

7. 農(nóng)藥行業(yè)
分析吸收、分散、穩(wěn)定的能力。

8. 油漆、涂布行業(yè)
分析涂布傾向性、成膜性及分散、穩(wěn)定、潤(rùn)濕的能力。

9. 水處理行業(yè)
污水的處理，各類水的水質(zhì)分析。

10. 石油采油行業(yè)
三次采油時(shí)，石油助排劑的分析。

11. 消防行業(yè)
分析泡沫滅火劑瞬間鋪展、潤(rùn)濕的能力。

表面張力儀在紡織行業(yè)的應(yīng)用
應(yīng)用表面張力分析儀測(cè)試各種紡織助劑溶于水后的動(dòng)態(tài)表面張力以及靜態(tài)表面張力，并測(cè)試各種紡織助劑的臨界膠束濃度(CMC)。紡織行業(yè)是工業(yè)表面活性劑的用戶之一，因?yàn)榻^大多數(shù)紡織助劑中都含有表面活性劑。紡織助劑與表面活性劑結(jié)構(gòu)和作用相關(guān)的物理化學(xué)因素相關(guān)，其中表面活性劑主要用作滲透劑、乳化劑、消泡劑、柔軟劑、勻染劑、抗靜電劑和洗滌劑，所起的主要作用是洗滌、潤(rùn)濕、乳化、消泡、勻染和抗靜電。

紡織材料的處理過(guò)程涉及到紡織品的洗滌、滲透潤(rùn)濕。人造纖維(如聚丙烯，聚酯，聚丙烯腈)和未經(jīng)脫脂的天然纖維，因?yàn)樗麄兊呐R界表面張力低于水的表面張力，因而水在纖維上不能達(dá)到令人滿意的程度。加入洗滌劑后一般都能使水的表面張力下降，因此能讓洗滌劑的有效成分進(jìn)入纖維內(nèi)部，起到良好的去污效果。

紡織品的染色、印花過(guò)程中氣泡的滯留容易導(dǎo)致成品布上存在斑痕，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量，需要添加消泡劑，消泡劑的加入能夠消除這些過(guò)程中產(chǎn)生的泡沫，而相應(yīng)的消泡劑選擇依據(jù)需要了解這些消泡劑表面活性性質(zhì)(表面張力、臨界膠束濃度、界面張力)。

利用茶皂素研制高級(jí)洗滌劑提供依據(jù)，應(yīng)用表面張力分析儀對(duì)茶皂素溶液的表面張力、起泡力和泡沫穩(wěn)定性及去污能力進(jìn)行了測(cè)定，同時(shí)研制了復(fù)配型茶皂素洗滌劑，并檢驗(yàn)了該洗滌劑對(duì)絲毛織物的洗滌效果。結(jié)果表明，茶皂素溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.0012%增加到0.050%時(shí)，其表面張力由6.5mN/m降低至3.6mN/m。

與人工合成的表面活性劑比較，茶皂素溶液的起泡力較弱，但其泡沫穩(wěn)定性*，而且茶皂素的起泡力對(duì)水的硬度變化極不敏感；茶皂素使用時(shí)，去污力不如合成表面活性劑強(qiáng)；當(dāng)與合成表面活性劑復(fù)配后，去污力顯著增強(qiáng)，新研制的茶皂素洗滌劑對(duì)絲毛織物具有洗滌效果。

表面張力儀在電鍍行業(yè)中的應(yīng)用
以往電鍍液的更換或何時(shí)再添加接活性劑(如促進(jìn)劑)，是以經(jīng)驗(yàn)值或時(shí)間來(lái)決定，如此做法是無(wú)法量化數(shù)據(jù)化，不知所以然的做法。電鍍液中除了含有欲鍍上之金屬離子，電解質(zhì)，錯(cuò)合劑外尚有有機(jī)添加劑(光澤劑，結(jié)構(gòu)改良劑，潤(rùn)濕劑)，其中潤(rùn)濕劑是影響被鍍物(導(dǎo)線架，銅箔基板，構(gòu)裝基板)與金屬離子，光澤劑之類等物質(zhì)之間附著力好壞。鍍膜易剝離是因接口活性劑選用不對(duì)或是濃度不對(duì)所造成。

1.如何選定附著力好的電鍍液主要是電鍍液供貨商配方問(wèn)題，使用者可依供貨商所提供電鍍液實(shí)際去鍍看看結(jié)果如何而選定，選定后以這新電鍍液去測(cè)量表面張力值，以這個(gè)值當(dāng)進(jìn)料檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)值。電鍍液效果好壞還有因選用電鍍?cè)O(shè)備有關(guān)，如使用何種電源供應(yīng)器，選用何種電源供應(yīng)器技術(shù)原理，是整個(gè)電鍍?cè)O(shè)備的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。

2.制程中電鍍液表面張力監(jiān)控理論上電鍍液表面張力愈小，表示電鍍液愈容易滲入小縫隙里面，愈容易在被鍍物表面潤(rùn)濕，也就是愈容易使用金屬離子鍍上去。但在品質(zhì)與經(jīng)濟(jì)效益需取得平衡點(diǎn)，故表面張力值需控制在哪一點(diǎn)，這必須有賴使用者去抓。因每一家所考慮的都不一樣，故無(wú)一定標(biāo)準(zhǔn)。

但有一點(diǎn)需先抓出來(lái)，因?yàn)槌^(guò)CMC點(diǎn)后，表面張力反而不會(huì)改變，不但沒(méi)達(dá)到預(yù)期效果且浪費(fèi)接口活性劑。在CMC點(diǎn)之前的任何表面張力值，選一點(diǎn)你們認(rèn)為制程上的，作為監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)CMC點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)值定下來(lái)后，再定時(shí)作電鍍液取樣量測(cè)。

3.結(jié)論假設(shè)金屬離子(欲鍍物)濃度是在控制范圍內(nèi)，但因無(wú)法滲入較小縫隙內(nèi)，會(huì)造成縫隙內(nèi)厚度不均勻甚至沒(méi)鍍到，或因潤(rùn)濕性不好除了厚度不均勻外，更是造成易剝離主要原因。表面張力計(jì)與底材表面自由能分析儀界面科學(xué)領(lǐng)域中，有一物化性質(zhì)很值得去了解與應(yīng)用它，尤其在精密化學(xué)，半導(dǎo)體，光電等新興科技產(chǎn)業(yè)，在研發(fā)，制程改善和品保方面常會(huì)碰到界面上瓶頸問(wèn)題，但因人們沒(méi)深入去了解此一物化現(xiàn)象，似懂非懂，沒(méi)有很清晰建立起正確觀念，這些觀念就是液體表面張力，固體表面自由能與表面自由能分布，和潤(rùn)濕功在實(shí)務(wù)解釋應(yīng)用上所代表的意義如何，因而無(wú)法利用這些觀念去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之所在，以謀求解決之道。只要把這物化性質(zhì)清晰了解后，配合表面張力計(jì)和底材表面自由能分析儀的數(shù)據(jù)，相信可以解決許多表面張力方面的問(wèn)題。