ASTM D1331-2011表面张力.docx

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1、含有表面活性剂的溶液表面和界面张力的标准测试方法本标准是在固定的D1331号下制定出来的；标准号后面的数字表明初次通过的年份，或者如果经过修改的话，就是最后一次修改的年份。括号内的数字表明重新批准的年份。符号代表从最后一次修改或者重新批准以后的编辑修改。1范围1.1 正如术语D459所界定的，这些测试方法包括测定含有表面活性剂的溶液的表面和界面张力的决定因素。以下涵盖了此两种方法：方法A表面张力方法B一界面张力方法A写的主要是包括含有表面活性剂的水溶液，但是同样适用于非水溶液和混合溶剂溶液。1.3方法B适用于双水相溶液。其中包含有不止一种溶质，包括一些本身不属于表面活性剂的溶质。1.4本标准不

2、致力于解决所有的安全问题，如果有任何的问题，与使用相关联。本标准的使用者有责任建立相应的健康和安全规范，在使用前确定官方限制的应用。对于试剂和材料提供了MSDSo在使用前确定是否有害。2参考文献2.1ASTM标准D459泡沫剂及其他清洁剂的相关术语3设备装置3.1 张力计一一可能使用制造者给配备有4或6厘米周长的钳金圆环的duNouy精密张力计或者是duNouy界面张力计。张力计应放置在没有振动和例如风，阳光，热的其他干扰的硬性支撑物上。圆环的线材应当在一个平面上，没有弯曲和不规则，成环形。当放置在装置上时，圆环平面应当水平，也就是说，平行于所测液体表面的平面。3.2 盛装样品的容器-盛装液体

3、的容器的直径应当不小于6厘米，并且足够宽敞以确保圆环和液体表面之间的接触角为零。4设备的准备4.1 彻底清洗所有的玻璃器皿。推荐使用新鲜的辂酸洗液，随后在蒸储水中进行彻底的清洗。4.2 在进行一系列的测量之前，应当先将钠金圆环在溶剂和蒸馆水中彻底清洗。将圆环晾干，然后在气焰的白热氧化部分进行加热。5设备的校准5.1 张力计事实上就是扭力天平，其绝对准确度取决于扭转力臂的长度，它是可调准的。扭转适用于线材，通过拨动螺母调整，或者通过后座螺母调整。校准本质上也就是调整扭转力臂的长度，刻度盘上的刻度就可以直接读出dynes/cm。精密张力计就按照5.1.1到5.1.3中所述进行校准；界面张力计按照5

4、.1.1到5.1.4中所述进行校准。5.1.1 拉平张力计。一种分析天平上所使用的液体水准仪可能会使用到。将水准仪放在工作台上，以用来放置待测样品，调节张力计的支架螺丝，直到工作台水平。通过扭转螺丝将扭转线圈拉紧，调节标尺使其为零。将钳金圆环插入固定其的地方，然后将一小片纸穿过钳金圆环。这将作为一个平台来放置标准重量。调节扭转线圈后面的螺丝，直到力臂的水平指针与与对镜中的参考标志相反；它会自动补偿纸平台的重量。然后，精确地将一个在500到800mg之间的标准重量放在纸平台上，调节手动调节螺丝直到力臂的水平指针与与对镜中的参考标志相反。记录指针读数，除以0.1。这叫做“gamma-c”。5.1.

5、2 当张力计经过适当的调整后，计算5.1.1中所读取的“g川旭-/的读数，使用以下公式（备注1）：f=（Mg）2L仁放置在纸平台上的重量，克，g二引力常数（备注2）,CgS为单位，1.二指圆环的周长（由每个圆环的制造厂商提供）。如果记录的“gamma-c”的读数大于计算值,扭转力臂就应当被缩短。如果记录的“gamma-c”的读数小于计算值，扭转力臂就应当被增长。重复校准过程，每次改变扭转力臂的长度后都应当重新调整零点位置，直到读出的数值与计算值相符。每个刻度的单位表示圆环上所受的力。注意，必须在读出的数值上乘以一个换算系数F（见5.1.3）,以得到修正的表面张力，单位是dyne/cm。备注1一

6、例一如果M为0.600g,L为4.OOcm:c=（0.600X980.3）（24.00）=73.52dynecm备注2芝加哥的引力常数是980.3；其他地区的将会和这个数值有略微的差异。5.1.3 当张力计被校准后，就可以很方便的计算每个刻度所代表的加在圆环上的所有的重量。这可以简单的通过用刻度读数除以用以校准的质量来得到（备注3）o这个值被用来计算5.1.2中提到的换算系数F。备注3根据备注1中所举的例子，校准之后的每个刻度单位代表：0.600/73.52=0.008161g5.1.4 表面张力计一一对于表面张力计，校准的原理是一样的，就是用调整扭转力臂的长度来进行校准。这个仪器，除了扭转力

7、臂，扭矩也可以进行调节。调整这个平衡力到扭转力臂本身的边缘的距离，使得装配的垂直部件保持一致。方法A-表面张力6步骤6.1 将张力计校准后，检查刻度并插入将会在测量过程中所使用的洁净的钳环（见备注4）。检查环的表面，将张力计的游标尺调整到零。调节后面的调节螺母，使得力臂的水平指针与对镜中的参考标志相反，这个环系统就处于零位置上。备注4-特别注意要使盛装样品的烧瓶和钳环保持干净。注意在测量过程中避免使液体表面受到灰尘和空气中的其他杂质的污染。6.2 将待测的溶液（备注5）,放入完全洁净的烧瓶中（备注4）,然后放到试样座上。调整螺丝来升高试样座，直到环恰好完全浸没于液体中。备注5-因为溶液的表面张

8、力是浓度的函数，所以必须注意使浓度在已知的范围内进行调整并做记录。其中的溶质在可能的情况下，比表面活性剂更应当进行定性的质量上的确定和报告。这包括水中的硬水水质成分。注意应当使溶液在物理状态上均匀。在接近或高于浊点或者其他重要的溶解度要点的情况下进行测量会导致很大的误差。这一点在溶质是表面活性物质时尤为重要。6.3 缓慢降低试样座，同时通过调整螺丝来扭转线材。这些同步的调整工作必须小心的使其保持相对平衡，这样圆环系统可以时刻保持在零点位置。当接近破裂点时，调整的动作要更加小心更加缓慢。当圆环与表面相分离时，记录刻度数值。6.4 至少做两次测量。如果获得的数据总体上变化较大时，应当再多做几次测量

9、。读取数据的数量取决于数值变化的大小。6.5在测量的时候记录溶液的温度和在表面测量的时间。当圆环完全浸没在溶液中(6.2)时会给表面造成一个重大的扰动，因此将圆环从浸没到脱离表面所用的时间称作逝去时间。通过正常的操作，就可以显示出这段观察时间的准确性。大多数的情况下，精确值在5的范围内都是可以的，对于这种测试方法已经足够了。7计算与结果7.1 从使用一个校准过的仪器而进行测量的方法所获得的刻度读数，事实上就是在断点时圆环上每公分所受的拉力(内外周长都要考虑)，单位是dyneso这个数值，称做未修正的表面张力，必须乘以一个校正系数F,才能得出修正的表面张力。F是圆环脱离液体的瞬间液体表面轮廓的函

10、数。它可以用R来表示圆环的平均半径，单位用厘米；r表示做圆环的线材的半径；V是被带出液体表面的液体的最大体积。有的液体的表面张力小，像表面活性剂，它的F值通常比其他物质小。因此，它必须进行确定才能使用。F的值以两种复合参数Y/V和VR/r来计算,它们的值已由HarkinS和JOrdarl编纂并制表。为了在表中查取F的值，这两个复合参数的值必须先计算出来。R和r的值是由每个圆环的制造商所提供的。V的值由以下公式进行计算：V=M/(D-d)此处：仁脱离液体表面时所带出的液体的重量，D=液体的密度，d二液体的饱和蒸汽的密度。计算M的值，用张力计的读数乘以将这个读数转换成作用在圆环上的拉力的系数，例如

11、5.1.3中所计算的。系数D可以通过普通的步骤进行测量，d的值可以通过公布的数值来获得。修正的表面张力可以通过将未修正的表面张力乘以E来获得。7.2 除非有特殊说明，报告的表面张力的数值就是修正之后的数值。同时报告进行测量时的温度。如果指定要求报告一种含水的溶液在某个标准的温度下的表面张力的值，例如，25,测量事实上在此温度3的范围内进行(也就是在22C到28C),可以使用校正系数为0.14dyne/cm。当测试的温度低于报告的温度时，从表面张力中减去这个校正系数，当测试的温度高于报告的温度时，从表面张力中加上这个校正系数。这个校正系数的值并不适用于非水性溶液，它仅适用于溶质主要是水的溶液。方

12、法B一界面张力8.步骤8.1 按第六部分对表面张力的检测，进行如下修改，作为对界面张力的检测：8.1.1 通常将圆环在溶液界面水相一侧和非水相一侧之间移动。因为液体比水轻，因此可以采用精密张力计或界面张力计。当液体比水重时，必须将圆环向下推，此时应采用界面张力计。8.1.2 每一次试验都应使用新鲜溶液和新洗干净的圆环。8.1.3 当对比水重的溶液进行操作时，在样品烧杯中放一个两相系统，然后将圆环放在上面一层（即水相）。通过旋转改变扭丝计时器来进行测量，同时保持圆环系统在零刻度位置上，直到圆环脱离液体表面。8.1.4 当对比水重的液体（油）进行检测时，首先将水溶液放入试样烧杯，然后将圆环浸入其中

13、。小心地将油倒在水溶液的上方，来形成一个两相系统。在这个过程中避免油和圆环的接触。在经过足够的时间使得界面张力达到平衡数值后（备注6）,按表面张力的检测方法进行后面的检测工作。备注6：由于界面能的作用使得一个新形成的液-液界面通常需要一段时间来达到其平衡值，因此，应当在界面形成后再等至少5分钟再进行检测。9计算和报告9.1 如同表面张力，必须在刻度读数上乘以一个校正系数F（以dynes为单位拉动环），才能获得界面张力的修正值。F的值已经由Zuidema和WaIerS公布出来。在此情况下，F是这两种液体的密度和R,r,还有圆环及其线材的半径这些各个数值的函数。9.2 除非特殊说明，报告的界面张力的数值就是修正之后的数值。报告并充分说明测试中所用的非水液体的特性。同时报告所进行测试时的温度。为了和表面张力值进行对比，界面张力值不能够通过一个简单的公式在小的温度偏差下进行充分的修正。10关键词10.1请提供一些关键词4Zuidetna,II.H.,andWaters,G.W.,“ARingMethodforDeterminationOfInterfaciaITension,IndustrialandEngineeringChemistry,AnalyticalEdition1VoI13,1941,p.312.批准：常征审核：李少江翻译：公司