旋轉滴界面張力儀在界面張力儀中的分類

界面張力儀根據所使用的技術不同，按測試原理可分為如下幾類：

 

旋轉滴界面張力儀基本原理

旋轉滴界面張力儀測試原理概述

為測定超低界面張力，須人為地改變原來重力與界面張力間的平衡，使平衡時液滴的形狀便于測定。在旋轉滴界面張力儀中，通常采用使液液或液氣體系旋轉，增加離心力場的作用而實現。這就是旋轉滴法界面張力儀的基本原理。
通常，我們在樣品管中充滿高密度相液體，再加入少量低密度相液體（或氣體，用于測液體與氣體間的界面張力值），密封地裝在旋轉滴界面張力儀上，使樣品管平等于旋轉軸并與轉軸同心。開動機器，轉軸攜帶液體以角速度ω自旋。在離心力、重力及界面張力作用下，低密度相液體在高密度相液體中形成一長球形或圓柱形液滴。其形狀由轉速ω和界面張力決定。測定液滴的滴長（L）以及寬度（D）值以及兩相液體密度差（Δρ）以及旋轉轉速ω，即可計算出界面張力值。當轉動角速度足夠大時，旋轉滴通常呈現平躺的圓柱形，兩端成半圓狀。這時界面張力計算公式通常為：

γab=Δρω2R03/4

旋轉滴界面張力儀測試技術的發展

低界面張力現象首先為美國已故表面化學家Harkins等所報道。1926年，Harkins和Zollman在研究鹽對界面張力的影響時發現，將油酸溶在苯中，氫氧化鈉溶于水中后形成的液液界面張力比苯-水界面張力降低三個數量級，達到以0.04mN/m。這是當時測得的低界面張力值。他還發現，如果在苯水兩相體系中含有油酸、氫氧化納、油醇、氯化鈉四種成份，則界面張力更低。在當時的技術條件下，其值小得無法測定。此現象在當時并無合理的解釋，也未受到足夠的重視。究其原因，一則當時生產上尚無迫切要求，二則尚無測定低界面張力的好方法。
1942年，Vonnegut首先應用旋轉滴法測定表面與界面張力，并成功測定了低界面張力。此法測定的界面張力值可低達10-6mN/m的水平，為深入研究超低界面張力現象奠定了基礎。（B.Vonnegut,Rev.Sci.Instr.11 6（1942））
1952年，Silberberg（A.Silberg, Ph.D. Thesis, University of Basel, Switzerland, 1952）用旋轉滴法測試了聚合物體系的低界面張力值。同時，他提出了軸承發熱現象和由此導致的對界面張力測值的影響。（注：溫度變化時，通常溫度超高，界面張力值越低。作為控制技術，通常我們采用恒溫控制系統，基本控制這些因素的影響）。
1967年，Princen et al通過橢圓積分解決了旋轉滴外形問題，為我們計算界面張力的確切值提供了非常有效的辦法。他們測試了各種旋轉速度下的旋轉滴的界面張力值。但是，不同的是，他們是通過測試液滴的長度與體積來計算界面張力值，而不是通過測試液滴的直徑來計算的。這樣一來，需要不斷的維持液滴量，否則液滴的體積的變化會非常大的。
1971年，Ryden和Albertsson使用了Princen et al的基本方法測試了一個界面張力值小于0.01mN/m的不相溶的兩相聚合物體系。但是他們采用的旋轉速度為200—450轉/分。這個速度用于測試有粘度的聚合物可能適用，但是，對于低粘度樣品而言，這個速度基本不符合要求。
同年，Patterson et al修改了測試方法后，用于測試溶化了的聚合物溶液。他們采用了測試液滴直徑的方法來測試界面張力值，同時提出了經驗校正因子值。
1975年，Torza設計了一個采用氣浮軸承以避免軸承發熱，同時，他還使用了磁性連接頭，以避免軸的擺動。采用這種技術，轉速可以提高到7000轉/分鐘，也減少了擺動。但是，這個速度再也沒有超越。與此同時，他們采用了一種直徑非常大的樣品管作為測試用樣品管。這種方法后來被采用到了現在被廣泛采用的Texas德州大學的旋轉滴界面張力儀中（TX500系列）。
1977年，Gash和Parrish發明了一種恒定轉速旋轉滴界面張力儀用于測定表面活性劑的界面張力值。他們通過一個鋁合金連接件直接將樣品管與馬達連接，而不采用軸承。這種方法用于低于3600轉/分時可能可以，但用于高速時，肯定不行。

旋轉滴界面張力儀TX500C一種技術抑或一種產品

旋轉滴界面張力儀選購的關鍵考察點

從各個關鍵部件入手選購一臺真正符合要求的旋轉滴界面張力儀

我們認為，旋轉滴界面張力儀作為一個采用離心力和液滴外形分析法技術的分析儀器，其關鍵部件通常有如下幾個部分組成。而，每個部件均有其關鍵的技術要點和與界面化學相對應的效果存在。選購旋轉滴界面張力儀千萬不能盲從或盲目。

1、離心力構建系統：這個包括兩個部分。 其一，電機及其轉速范圍； 其二，電機的轉速控制與讀取；
（1）電機及其轉速范圍：轉速值將會直接參與到公式中計算的。
電機的采購的好壞差別很多。對于高速電機而言，中國國產的電機噪聲大，使用壽命短，且轉速不穩定，更不要說價格了，肯定便宜；而對于進口高速電機而言，其優點是明顯的，但缺點也非常明顯，就是價格貴。所以，供應商采用的電機非常關鍵。
轉速范圍，本來我們認為不用提的。如德國公司的轉速范圍肯定會在15000轉/分。而TX500C只有10000轉/分。JJ2000實際轉速也為10000轉/分。但是，作為界面化學分析儀器，我們的測試建議通常為低界面張力，使用6000轉/分的轉速，高界面張力時，使用的轉速有時達到12000轉/分。這個就由電機本身的性質所決定的。
（2）電機轉速控制與讀取。事實上，這個非常關鍵，轉速控制的穩定性直接取決于您測試的精度。但是，作為一般用戶，有時是無法正確判斷供應商這塊的技術實力的。我們的意見供您參考：*，供應商自己生產并提供控制技術的，我們認為是一個低層次的控制系統；第二，供應商自己不生產并提供控制技術，而直接采用世界的控制技術廠商的技術的，是一個高層次。為什么這么說？因為我們相信，的才是更優的。
控制轉速中，不得不提及的德國的皮帶傳動技術。這個由客戶自行分析其優缺點，我們在此不再論述。
2、成像系統的構建。
通常成像系統分為幾個組成部分：鏡頭、CCD、視頻捕捉、光源。這幾部分事實上，各家儀器廠商差別非常大。
（1）鏡頭部分與CCD部分。這兩部分組成的系統有利于高清晰的成像效果和高精度分辨率的目的的達成。事實上，有些儀器廠商標稱0.001mm的分辨率，我們不談是否能夠實現。就談談這個分辨率是否能夠達到。0.001mm到4mm或6mm是多大的一個視角變化范圍，且小的時間要達到這個分辨率。關鍵是一個跨度范圍的概念。
（2）視頻捕捉設備：我們認為這方面倒是差不多，但需要提出的一個概念是。德國的儀器提出了50幀/秒的概念，我們的理解是雙緩存技術。事實上，對于動態界面張力測值是否有幫助，有待進一步考察。
（3）光源：這個倒是被客戶乎視的一個問題。事實上，光源的設計將直接影響到成像效果。我們建議采購的旋轉滴界面張力儀具有可變亮度LED冷光源。但這個事實上采用的廠商不多。具體可向供應商咨詢一下。
3、軟件系統的設計。
事實上，作為軟件系統的設計，我們解決的任務主要是捕捉一張或隨時間變化的多張圖片，控制轉速并讀取轉速，計算界面張力值等等等功能。說得簡單，但恰恰是有的儀器廠商在這里出了問題。
（1）轉速計算問題。我們發現有的儀器廠商控制轉速（設置一定的值如6000轉/分），也讀取了轉速。但實際后計算時，竟然把設置轉速作為參與計算的數值，而事實上，有可能這個瞬間其轉速有可能是5970轉/分呢。我們希望這些儀器廠商在以后的軟件中能夠更新這個明顯的技術缺陷。
看看這個表格，差不多有1%的誤差哦。

（2）轉速控制精度問題。這個事實上很難說，但是有一點我們可以確認的。非公司設計的肯定沒有做電機控制的好。我們發現過，非設計的只有一個光柵點，然后通過讀取脈沖來控制和讀取轉速的，控制中，采用簡單的PID來實現。而公司會通過非常的編碼器實現，編碼器中有將近1024個點，不斷的進行控制。過程中，是通過電流的曲線擬合等復雜技術實現控制。精度兩者肯定是不一樣的。
（3）計算界面張力的公式問題。本來這個是不用提出的，但是，我們發現國內現在的標準明確提出了這個概念，所以，有必要提出來。事實上，計算公式不再乎幾個。第1個為基本型的，就是原始推導出來的計算公式。這個的計算的有JJ2000系列以及TX500C。第2個為美國德州大學Texas500的計算公式，它把外相折射率也為一個考慮因素來參與計算，計算得值會與第1種有所改進；第3個為德國公司的，他們的計算公式與不一樣。第4個為近新研制出來的，把離心力的影響也考慮在內了。目前而言，只有上海梭倫能夠提供這項技術。
（4）軟件的可操作性。這個可能只有客戶說了有用，見仁見智的事情。但是，有一點，國外軟件到石油行業，特別是一線人員手里，我們認為，培訓的工作量還是有的。
4、進樣方式以及旋轉管的設計
雖然表面看，進樣方式以及旋轉管的設計會簡單。但是，設計不好就要存在一個進樣復雜以及有氣泡產生。所以，這個要與供應商一起溝通。但通常而言，有兩種，一種為德國的動態密封技術；一種為Texas500的進樣方式，通過針管將液滴滴入的方式。