DataPhysics – DCAT – Tensiometer

DCAT 8 og DCAT 9 er de kraftige inngangsmodellene for vektbasert måling av overflate- og grensesnittspenning og tettheten til væsker og faste stoffer. For å måle temperaturavhengige egenskaper har DCAT 8T og DCAT 9T et integrert digitalt termometer og en væsketemperaturkontrollenhet TV 70 .

Hovedtrekkene

• elektrodynamisk kompensasjonsveiesystem med automatisk og manuell kalibreringsfunksjon
• programvarestyrt, motordrevet høydeposisjonering av prøvebeholderne med variabel hastighet
• automatisk koblingslås for balansen
• automatisk kollisjonsbeskyttelse for målesonder under måling
• opplyst prøvekammer
• integrert magnetrører
• digitalt termometer med tilkoblinger for to Pt 100 temperatursensorer (DCAT 8T/9T)
• væsketemperaturkontrollenhet TV 70 med Pt 100 sonde (DCAT 8T/9T)

Tensiometri – en introduksjon

Overflate- og grensesnittspenning

Overflatespenning virker for å trekke seg sammen og minimere enhver væskeoverflate. Hvis en overflate forstørres ved dannelse av en flytende lamell, ettersom et testlegeme, for eksempel en Wilhelmy-plate eller Du Noüy-ring, er i kontakt med den, utøver overflatespenningen en strekkkraft som kan måles. Innenfor et tensiometer måles denne kraften av et veiesystem med høy presisjon, og derfor kan overflatespenningen til væsken beregnes.

Ved hjelp av et tensiometer kan også grenseflatespenningen mellom to væsker måles ved hjelp av en testkropp. Siden tensiometri er basert på kraftmålinger er det – i motsetning til den optiske analysen av hengende dråper – ikke nødvendig at en av væskene er transparente eller at brytningsindeksen er forskjellig mellom de to væskene. Derfor er tensiometri i mange tilfeller et praktisk alternativ til optisk måling av overflate- og grensesnittspenninger .

Fuktingsfenomener

Med tensiometri er det også mulig å undersøke fukting av og dynamiske kontaktvinkler på faste prøver som brukes som testlegeme. For dette formål dyppes prøven i en væske med kjent overflatespenning og trekkes ut igjen. I dette tilfellet registrerer veiesystemet både kroppens oppdrift og lamellvekten. Under evalueringen fjernes oppdriftsbidraget fra dataene slik at fremdriftsvinkelen kan bestemmes for nedsenkingen og tilbaketrekkingsvinkelen for tilbaketrekkingen basert på Wilhelmy-ligningen. I tillegg kan den fremadskridende kontaktvinkelen til pulver og fiberbunter bestemmes ved Washburn-metoden.

Bredt bruksområde

Andre tensiometriske metoder, som bestemmelse av væske- eller faststofftetthet, bruker den målte oppdriften. DataPhysics Instruments tilbyr spesialiserte prøveholdersett for dette formålet. Andre spesifikke testlegemer og tilbehørsmoduler kan brukes for å undersøke sedimentasjons- og penetrasjonsegenskaper , vedheft eller overflatetrykk .

Wilhelmy tallerken

Wilhelmy platemetoden er en veletablert metode for å bestemme overflate- og grensesnittspenninger med et tensiometer. Metoden bruker en Wilhelmy-plate som testkropp. Den er vanligvis laget av iridium-platina og er noen få centimeter i lengde og høyde. Platen festes til tensiometerets veiesystem og plasseres på væskeoverflaten på en slik måte at det dannes en væskelamell. Lamellens gravitasjonskraft, som tilsvarer den vinkelrette delen av strekkkraften forårsaket av overflatespenningen, måles. Sammen med definisjonen av overflatespenningen som strekkkraft per lengde av kontaktlinjen gir dette Wilhelmy-ligningen :

Wilhelmy-Equation

Surfaktanter og CMC

Grenseflateaktive forbindelser som overflateaktive midler består av en hydrofil og en hydrofob del, og adsorberer derfor fortrinnsvis ved grensesnitt. Der reduserer de henholdsvis overflate- eller grensesnittspenningen, noe som er avgjørende for god vaskeytelse eller stabiliteten til skum. Mengden overflateaktive molekyler som kan rommes på et bestemt overflateareal er begrenset. Den eneste muligheten for «overflødige» overflateaktive molekyler til å beskytte sine hydrofobe deler fra vann er ved å danne miceller.

Den karakteristiske overflateaktive konsentrasjonen som, når den nås, initierer dannelsen av miceller, kalles «kritisk micellekonsentrasjon» (CMC). Det kan enkelt bestemmes med en måleserie som varierer konsentrasjonen av overflateaktivt middel: under CMC synker overflatespenningen med økende konsentrasjon fordi flere og flere overflateaktive molekyler adsorberer ved overflaten. Over CMC tjener ytterligere tilsatt overflateaktivt middel bare til å danne miceller og overflatespenningen forblir konstant.