1、中华 人 民共 和 国国家标 准表面活性剂界面张力的测定滴体积法G B 1 1 9 8 5 一 8 9I S O 9 1 0 1 一 1 9 8 7S u r f a c e a c t i v e a g e n t s-De t e r mi n a t i o n讨 i n t e r f a c i a l t e n s i o n-Dr o p v o l u me me t h o d 本标准等同采用国际标准I S O 9 1 0 1-1 9 8 7 表面活性剂 界面张力的测定 滴体积法。界面张力是两种不混溶或部分混溶液休间界面的基本性质。这两种液体可含有降低界面张力的表面活性剂
2、，但仅测量界面的张力，一般不能预示表面活性剂的洗净和乳化作用。1 主题内容与适用范围 本标准规定了一种用测量液滴体积来测定两液相间界面张力的试验方法。本标准适用于测定表面活性剂在水或有机溶剂中的两种溶液间的界面张力。注:本标准与拉起液膜法相比具有下列优点 a.能测定包括阳离子表面活性剂在内的各类表面活性剂溶液的两液相间的界面张力节 b.能测定枯稠液体的界面张力;c.能准确侧量 1 f I N/m级的低界面张力;d.重复性的标准偏差小于士0.5 m N/m(可用于工业实验室控制);。.仅用少量溶液就能测定界面张力;f.用一简单的自 动装置，即可测量界面张力与时间的 关系2 引用标准 G B 4
3、4 7 2 化工产品密度、相对密度测定细则 G B 5 3 2 7 表面活 性剂名 词术 语3 定义 界面张力:见G B 5 3 2 7.注 界面张力的国际单位制单位为牛顿每米(N/m),实际使用毫牛 顿每米(m N/m)4 原理 测量在直立毛细管端形成的水相液滴经与有机相接触而从管端脱落时的体积。由液滴重量与支持它的界面张力的力相平衡，再加一校正因子，可得到两液相间的 界面张力。由 滴体积、毛细管半径、两液相间密度差及重力加速度计算界面张力。5 试验用水 适用于 制备表面活性剂溶液的水应为用磨砂玻璃接头的石英蒸馏器(不加润滑脂)在氮气保护下 制备的二次蒸馏水(第一次可用1 g/L 高锰酸钾溶
4、液进行蒸馏)，贮存于玻璃或清洁惰性塑料瓶内，蒸馏器或 贮水容器，不能用 软木塞或橡皮塞。可用的水应签合下 幸 1 w 求。_ _国家技术监督局1 9 8 9 一 1 2 一 2 5 批准1 9 9 0 一 1 2 一 0 1 实施GB 1 1 9 8 5 一 8 9电 导率(2 5 C):最大1 u s/c m;表面张力(2 0 C):最低7 1 m N/m;吸光度(于波长2 5 4 n m,1 c m厚池):最大0.0 1,乙阮L6 仪器6.1 测量仪，见图1。包括下列单元:6 1.1 玻璃注射器，经精确校准，容积为0.5 c m 或1.0 c m ，用测微螺杆驱动，其刻度使液滴体积准确计量
5、至 士 0.0 0 0 1 c m ,6.1.2 毛细管，用玻璃或不锈钢制毛细管，口 端与注射器相接，并能拆下清洗。6.1.2.1 玻璃毛细管的制备 从直径合适，均匀一致的高质量小口 径玻璃毛细管切下约4 c m长的一段，一端加工成能衔接玻璃注射器的磨砂口，另一端在一块涂有金刚砂细粉的玻璃板上精密研磨。为避免磨光时毛细管晃动，将其嵌入内 径约1.5 c m玻璃管内 所容纳的石蜡(软化点约7 0 0C)中。毛细管必须呈水平，并垂直于其轴线。其圆周应无缺口。6.1.2.2 不锈钢毛细管的制备 从直径合适均匀一致的高质量小口 径不锈钢毛细管切下一段约4 c m长的小管，一端用精密车床切割使与管轴精密
6、地成为直角，另一端装配一聚四氟乙烯连接头。根据界面张力值及密度差，毛细管外半径应在0.1 -0.4 c m之间选择。6.1.3 夹套玻璃容器，内 径2.5-4 c m,高度大于5 c m，能调温并可容纳注射器和毛细管。6.2 超级恒温器，可控制水浴温度准确至士0.5 C,6.3 仪器的安装 注射器(6.1.1)及毛细管(6.1.2)应装在一可使其垂直移动的支架上。将支架固定在防震台的金属板上。因用手旋动测微螺杆会引起震动，所以最好使用一微电机驱动测微螺杆。如用直流电机驱动，应采用电 子仪表调节速度，勿使电 机关闭后越程。也可选用步进电 机，其垂直位移可用电 子仪表控制口 水的循环会引起小的震动
7、，因 此测定时当液滴临近最大体积时，应关闭恒温器。GB 1 1985 一 89 图 1 滴体积法测量界面张力的仪器装置1-测徽计;2-侧徽计和玻瑞注射器固定架;3-盖;4 一玻璃注射器;5-锥形磨砂玻瑞接头;一毛细管;7 一夹套玻璃杯;8 一水相;9 一有机相;1 0-调温液体1 72GB 1 1 98 5 一 8 97 程序了.1 表面活性剂溶液的制备:7.1.1 制备供测定用的表面活性剂溶液时，需格外小心。其制备用水应为二次蒸馏水(5)，可用测量其表面张力来检验。7.1.2 溶液温度偏差应保持在0.5 以内。注:在接近临界溶解温度(K r a f f t 温度)或在加成环氧乙烷的非离子表面
8、活性剂混浊温度进行测定时，极易造成误 差。试验最好在高于K r a f f t 温度或低于非离子表面活性剂的混浊温度下进行。7.1.3 由 于两液相的互相饱和和表面活性剂在界面上的吸附均需要时间，所以界面张力会随时间 而变化，且不同 体系的时效不同，很难推荐一致的标准时效，因 此，最好在一段时间内 进行数次测量，以 得到一界面张力对时间的函数曲 线，由曲线的平坦位置，确定界面达到静态的时间。1.1.4 大气中的尘埃或附近使用溶剂所散发出的蒸汽极易污染液体表面，因此.进行测定的室内应不存放或处理易挥发性溶剂物品。整个仪器应当用天平罩保护起来，这还可减少温度的变化。7.1.5 因溶液表面易受不溶粒
9、子及尘埃污染，建议使用移液管从大量待测液相的中心吸取液相的试验份。7.2 测量仪器(6.1)的清洗 如遇有用硫酸铬酸混合液、磷酸或过硫酸钾硫酸溶液除不掉的杂质，如硅酮，可用专门溶剂(如甲苯、全抓乙 烯或氢氧化钾的甲 醉或乙醉溶液)清洗注射器、毛细管、玻璃夹套容器。如无上述杂质，或用溶剂冲洗后，均需用热的过硫酸钾或过硫酸按的硫酸溶液仔细地洗涤测量仪器，最后用新制备的二次燕馏水(5)冲洗至中 性。为了 减少污染，最后用水相冲洗注射器和毛细管。测量前，测量仪器应完全干燥。7.3 测量仪器的检验7.3.1 毛细管半径的测量 用读数显微镜(最小分度为0.0 1 m m)或精度更高的其他仪器测量毛细管半径
10、，取5-1 0 次的平均值。注:用已 知密度和界面张力的 液体，按附录A也可测得毛细管半径，但只 有在无读数显徽镜和测徽计时才采用.7.3.2 液滴体积的测量 为准确获得液滴体积，用称量几滴液滴的方法核对由 测微螺杆行进得出的指示读数。了.4 测定 将注射器(6.1.1)与按7.5 选择的合适毛细管(6.1.2)相连，用水相充满注射器，再将有机相注入夹 套容器内。如水相密度大于有机相的密度时，将毛细管浸人有机相内至深度超过。.5 m m,为 确 保毛细 管完全润湿，将毛细管浸 人有机相前，以 一 滴水相完 全覆盖 其尖端。如水相密度低于有机相密度时，毛细管尖端必须朝上，其孔应在液面下2 c m
11、左右，以 便较轻液滴的 形成。在测定表面活性剂水溶液的静态界面张力(即与时间无关的界面张力)之前，先用恒温水浴(6.2)使 二种液体达到所需温度，然后经3 0 -6 0 s，使在毛细管尖端缓慢形成接近最大体积的液滴。液滴体积缓 慢增加时，应持续2-5 m i n,最后，液滴再稍微增大而脱落。如液滴体积未增大而脱落，需选择一较小的起始体积;如增大超过。.0 0 1 c m ,则起始体积太小。注:可用 增加液滴脱落时间(2,5,8 m in 等)法测量至滴体积保持恒定。用自 动 仪器能更方便地测量静态界面张力.以不同的 速度持续增大液滴体积至脱落的 液滴体积恒定，见图2，记下由 测微螺杆标尺上读数
12、值确 定的体积v。G B 1 1 9 8 5 一 8 9根据界面张力值，一支充满的注射器可进行几次测量。第一滴体积不计。至少要取四次测量的滴体积的平均值来计算界面张力。Y(.N/m)/。二 l g/L r=0.1 2%c m0 1 2 35 6 7 g f(m i n)图2 水/石蜡油/表面活性剂(0-1 g/L)体系液滴寿命对界面张力 的影响(液滴形成速率为0.0 1 3 -0.4 1 6 c m /m i n)了.5 毛细管端的选择在8.1 条 列 出 了，/V a 不 同 比 值时 的 校 正 因 子S。最 精 确 的S 值 在0.6 5 r I V 3 0.9 5，但 在。.3 G s
13、 1 1 9 8 5 一 8 9川 v 令 1.2 的 较 宽 范 围 也可 令 人 满 意。而 实 际 上，r/v 告 值 可 在。.3-1.6 之 间 或 更 大。图3 对 不同 的 毛 细 管 常 数K 值 绘出 了，/V 3 与毛 细 管 外 半 径的 函 数曲 线，应 用 图3 选择毛 细 管能 使试 液 形 成 的 液 滴在 需 要的，/V 李 范围 内。毛 细 管常 数K以 厘 米的 负 二 次 幕(c m-7)表 示，由 公 式A p q/，确定(A p 和，定义见8.1 节)。选择方法如下:用 试 液 及 一 任 意 外 半 径(，)的 毛 细 管，测 定 滴 体 积v。由:
14、及，/V 夸 从 图3 上 读 出 毛 细 管 常 数K。选取 图3 中 适 宜 的K 值曲 线，可 得 到 希 望 的，/V 音 范 围 内 的;值 范 围。实际上，用 0.2 c m半径的毛细管通常可测量 1 -3 0 m N/m的界面张力。较低的界面张力可用0.1 c m 半径.较高的界面张力可用0.3 c m或更大半径的毛细管r/V u s1.2 仁1 0 0 95 0 0 3 0 0 2 0 0 1 5 0 1 2 0 8 0 6 5 5 0 4 0 3 0 2 5 2 1 1 8 1 5 1 2K(-;0 0.1 0.2 0.3 0.4。万0.6 0.7 0.8 r(c m)图3在
15、。.3 r/V 3 B/cm x=e a s/v c m-,笨3 5.00.8 7 8 6 50.1 1 9 5 83.3 5四饭化碳4 5.01.5 9 4 00.5 9 5 7 71 2.9 8乙醚1 0.70.7 1 3 7 80.2 8 4 4 52 6.0 7庚酸7.00.9 2 0 00.0 7 8 2 31 0.9 6正已烷5 1.10.6 6 0 30.3 3 7 9 36.4 8正辛烷5 0.80.7 0 2 50.2 9 5 7 35.7 1正辛醉8.50.8 2 7 00.1 7 1 2 31 9.7 5注:1)水在2 0 时的密度为0.9 9 8 2 3 8/c m 3
16、,A P 为二种纯液体间的密度差。夕=9 8 0.7 6 o m s 1,表A 2校 正因 子f,r/V 专 比 值 以 及，。和V。值幻的，/v+0.0 00.3 00.3 50.4 00.4 50.5 00.5 50.6 0 0.6 5 0.7 0 0.7 5 0.8 0 0.8 5 0.9 0 0.9 5 1.0 0v v1.0 0 0 00.0 0 0 00.0 0 0 00.7 2 5 60.3 5 0 91.5 9 9 50.7 01 10.4 3 4 61.91 4 40.6 8 2 80.5 2 4 02.2 4 8 00.6 6 690.6 1 7 92.5 8 9 30.6 5 7 50.7 1 5 32.9 6 8 70.6 3 6 20.81 5 53.2 5 9 90.6 2 5 00.9 2 1 03.6 1 6 70.6 1 7 11.0 3 1 94.0 0 1 00.6 0 9 31.1 4 5 94.3 8 7 00.6 0 3 21.2 6 4 54.7 9 2 40.6 0 0 01.3 89 35.2 3 7 60.5 9 9 21.52 0
