科众精密-醇类同系物在涤纶片和玻璃片上的接触角和表面张力的测定

     接触角测量仪是用来表征各类液体在固体表面润湿性的重要参数之一，液体可分为水，乙醇等，通过接触角的测定，可了解被测试液体在一定固体表面的润湿程度。     接触角测量仪软件的测试方法很多，分辨率拟合法，角度测量法、长度测量法、力测量法，圆法，椭圆法等等。其中，分辨率拟合法是较为常用的，通过高分辨率的拟合方法，在平整的固体表面上滴一滴小液滴，直接测量水滴左右接触角的大小。这类方法可有效的避免人为作切线的误差。    本实验所用的仪器KZS-20接触角测量仪就分辨率拟合法对接触角的测定。量化玻璃、油漆，洗涤、印染、焊接，半导体等方面的应用。决定和影响润湿作用和接触角的因素很多。如，固体和液体的性质及杂质、添加物的影响，固体表面的粗糙程度、不均匀性的影响，表面污染等。原则上说，极性固体易为极性液体所润湿，而非极性固体易为非极性液体所润湿。玻璃是一种极性固体，故易为水所润湿。对于一定的固体表面，在液相中加入表面活性物质常可改善润湿性质，并且随着液体和固体表面接触时间的延长，接触角有逐渐变小趋于定值的趋势，这是由于表面活性物质在各界面上吸附的结果。一、测试仪器与样品的准备测试仪器：KZS-20接触角测量仪，电脑，金属片，玻璃片等。试剂：纯净水，无水乙醇，十二烷基苯磺酸钠（或十二烷基硫酸钠）1．考察在载玻片上水滴的大小（体积）与所测接触角读数的关系，找出测量所需的最佳液滴大小。2．考察水在不同固体表面上的接触角。3．等温下醇类同系物（如甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇）在涤纶片和玻璃片上的接触角和表面张力的测定4．等温下不同浓度的乙醇溶液在涤纶片和玻璃片上的接触角和表面张力的测定5．等温下不同浓度表面活性剂溶液在固体表面的接触角和表面张力的测定液体：十二烷基苯磺酸钠溶液浓度(质量分数)：0.01%, 0.02%, 0.03%, 0.04%, 0.05%, 0.1%, 0.15%, 0.2%, 0.25%6．测浓度为0.1%十二烷基苯磺酸钠水溶液液滴在涤纶片和载玻片表面上接触角随时间的变化。二、实验步骤(一) 接触角的测定(1) 开机。将仪器插上电源，打开电脑，双击桌面上的应用程序进入主界面。点击界面右上角的活动图象按钮，这时可以看到摄像头拍摄的载物台上的图象。(2) 调焦。将进样器或微量注射器固定在载物台上方，调整摄像头焦距到0.7倍（测小液滴接触角时通常调到2倍～2.5倍），然后旋转摄像头底座后面的旋钮调节摄像头到载物台的距离，使得图象最清晰。(3) 加入样品。可以通过旋转载物台右边的采样旋钮抽取液体，也可以用微量注射器压出液体。测接触角一般用1μL～5μL的样品量最佳。这时可以从活动图象中看到进样器下端出现一个清晰的小液滴。(4) 接样。旋转载物台底座的旋钮使得载物台慢慢上升，触碰悬挂在进样器下端的液滴后下降，使液滴留在固体平面上。(5) 冻结图象。点击界面右上角的冻结图象按钮将画面固定，再点击File菜单中的Save as将图象保存在文件夹中。接样后要在20s（最好10 s）内冻结图像。(6) 分辨率拟合法。按开始键，打开之前保存的图象。一键测试结果(二) 表面张力的测定(1) 开机。将仪器插上电源，打开电脑。点击界面右上角的活动图象按钮，这时可以看到摄像头拍摄的载物台上的图象。(2) 调焦。将进样器或微量注射器固定在载物台上方，调整摄像头焦距到0.7倍，然后旋转摄像头底座后面的旋钮调节摄像头到载物台的距离，使得图象最清晰。(3) 加入样品。可以通过旋转载物台右边的采样旋钮抽取液体，也可以用微量注射器压出液体。测表面张力时样品量为液滴最大时。这时可以从活动图象中看到进样器下端出现一个清晰的大液泡。(4) )悬滴法。单击悬滴法按钮，进入悬滴法程序主界面，按开始按钮，打开图像文件。然后顺次在液泡左右两侧和底部用鼠标左键各取一点，随后在液泡顶部会出现一条横线与液泡两侧相交，然后再用鼠标左键在两个相交点处各取一点，这时会跳出一个对话框，输入密度差和放大因子后，即可测出表面张力值。注：密度差为液体样品和空气的密度之差；放大因子为图中针头最右端与最左端的横坐标之差再除以针头的直径所得的值。以下为测试结果。初步解释所得结果的原因例如表1 水在不同固体表面的接触角的测量（实验温度____)固体表面θ (量角法)／°θ (量高法)／°左右平均玻璃45464545涤纶8887.587.888金属1061.6106106接触角测量仪是用来表征各类液体在固体表面润湿性的重要参数之一，液体 可分为水，乙醇等，通过接触角的测定，可了解被测试液体在一定固体表面的润 湿程度。 接触角测量仪软件的测试方法很多，分辨率拟合法，角度测量法、长度测量 法、力测量法，圆法，椭圆法等等。其中，分辨率拟合法是较为常用的，通过高 分辨率的拟合方法，在平整的固体表面上滴一滴小液滴，直接测量水滴左右接触 角的大小。这类方法可有效的避免人为作切线的误差。 本实验所用的仪器 KZS-20 接触角测量仪就分辨率拟合法对接触角的测定。量 化玻璃、油漆，洗涤、印染、焊接，半导体等方面的应用。决定和影响润湿作用 和接触角的因素很多。如，固体和液体的性质及杂质、添加物的影响，固体表面 的粗糙程度、不均匀性的影响，表面污染等。原则上说，极性固体易为极性液体 所润湿，而非极性固体易为非极性液体所润湿。玻璃是 一 种极性固体，故易为水 所润湿。对于一定的固体表面，在液相中加入表面活性物质常可改善润湿性质，并且随着液体和固体表面接触时间的延长，接触角有逐渐变小趋于定值的趋势，这是由于表面活性物质在各界面上吸附的结果。 一 、测试仪器与样品的准备 测试仪器： KZS-20接触角测量仪，，电脑，金属片，玻璃片等。 试剂：纯净水，无水乙醇，十二烷基苯磺酸钠(或十二烷基硫酸钠) 1.考察在载玻片上水滴的大小(体积)与所测接触角读数的关系，找出测量所 需的最佳液滴大小。 2.考察水在不同固体表面上的接触角。 3.等温下醇类同系物(如甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇)在涤纶片和玻璃片上 的接触角和表面张力的测定 4.等温下不同浓度的乙醇溶液在涤纶片和玻璃片上的接触角和表面张力的测定 5.等温下不同浓度表面活性剂溶液在固体表面的接触角和表面张力的测定 液体：十二烷基苯磺酸钠溶液浓度(质量分数)：0.01%，0.02%，0.03%， 0.04%，0.05%，0.1%，0.15%， 0.2%，0.25% 6.测浓度为0.1%十二烷基苯磺酸钠水溶液液滴在涤纶片和载玻片表面上接触角 随时间的变化。 二、实验步骤 (一)接触角的测定 (1)开机。将仪器插上电源，打开电脑，双击桌面上的应用程序进入主界面。点 击界面右上角的活动图象按钮，这时可以看到摄像头拍摄的载物台上的图象。 (2)调焦。将进样器或微量注射器固定在载物台上方，调整摄像头焦距到0.7倍(测 小液滴接触角时通常调到2倍~2.5倍)，然后旋转摄像头底座后面的旋钮调节 摄像头到载物台的距离，使得图象最清晰。 (3)加入样品。可以通过旋转载物台右边的采样旋钮抽取液体，也可以用微量注 射器压出液体。测接触角 一 般用 1uL~5uL的样品量最佳。这时可以从活动图象 中看到进样器下端出现一个清晰的小液滴。 (4)接样。旋转载物台底座的旋钮使得载物台慢慢上升，触碰悬挂在进样器下端 的液滴后下降，使液滴留在固体平面上。 (5)冻结图象。点击界面右上角的冻结图象按钮将画面固定，再点击 File 菜单中 的 Save as 将图象保存在文件夹中。接样后要在20s(最好10s)内冻结图像。 (6)分辨率拟合法。按开始键，打开之前保存的图象。一 键测试结果 (二)表面张力的测定 (1)开机。将仪器插上电源，打开电脑。点击界面右上角的活动图象按钮，这时 可以看到摄像头拍摄的载物台上的图象。 (2)调焦。将进样器或微量注射器固定在载物台上方，调整摄像头焦距到0.7倍，然后旋转摄像头底座后面的旋钮调节摄像头到载物台的距离，使得图象最清晰。 (3)加入样品。可以通过旋转载物台右边的采样旋钮抽取液体，也可以用微量注 射器压出液体。测表面张力时样品量为液滴最大时。这时可以从活动图象中看到 进样器下端出现一个清晰的大液泡。 (4))悬滴法。单击悬滴法按钮，进入悬滴法程序主界面，按开始按钮，打开图像 文件。然后顺次在液泡左右两侧和底部用鼠标左键各取一点，随后在液泡顶部会 出现一条横线与液泡两侧相交，然后再用鼠标左键在两个相交点处各取一点，这 时会跳出一个对话框，输入密度差和放大因子后，即可测出表面张力值。 注：密度差为液体样品和空气的密度之差；放大因子为图中针头最右端与最左端 的横坐标之差再除以针头的直径所得的值。 以下为测试结果。初步解释所得结果的原因 例如 表1水在不同固体表面的接触角的测量(实验温度 固体表面 日(量角法)/° 日(量高法) 左 右 平均 玻璃 45 46 45 45 涤纶 88 87.5 87.8 88 金属 106 1.6 106 106