表面张力仪选购指导

表面张力仪定义：

专业用于测量液体表面张力值的专业测量/测定仪器，通过白金板法（分吊片法以及白金板法而不同）、白金环法、最大气泡法、悬滴法、滴体积法以及滴重法等原理，实现精确液体的表面张力值的测量。同时，利用软件技术，可能测得随时间变化而变化的表面张力值。表面张力仪又称界面张力仪。本指南中在没有详细列出界面张力仪的特别之处时，通常指可以测试界面张力也可测表面张力。

表面张力仪分类

表面张力仪根据所使用的技术不同，按测试原理可分为如下几类：

1、白金环法表面张力仪：

又称du Nouy Ring method，du Nouy环法,吊环法表面张力仪，脱环法表面张力仪。其原理为白金环法的测量方法为：（1）将白金环轻轻地浸入液体内；（2）将白金环慢慢地往上提升，即液面相对而言下降，使得白金环下面形成一个液柱，并最终与白金环分离。白金环法表面张力仪就是去感测一个最高值，而这个最高值形成于白金环与液体样品将离而未离时。这个最高值转化为表面张力值的精度取决于液体的粘度。由于这个方法很早被使用，故而原有表面张力仪基本均采用这种方法，现有很多数据也是用这种方法测得。

☆选购本原理的表面张力仪时的特殊注意点：

本方法在应用于有粘度样品以及表面活性剂的测值时会存在问题，主要体现为，其一，它会将粘度计算在内而导致无法测值精确；其二，它仅能测试一个时间点的表面张力值而无法实现随时间变化表面张力值的测试。因而，现在大部客户很长选择以白金环法为主要测试原理的表面张力仪。

同时，作为选购，一定要注意白金环的设计问题，特别是白金环的粗细设计一定要看是否符合要求。目前我们掌握的信息是国产的，特别承德系和山东系的白金环大部均不符合要求。

2、白金板法表面张力仪：

又称Wilhelmy板法表面张力仪或Wilhelmy Plate method 表面张力仪。但提醒您注意的是，白金板法表面张力仪与有些客户所称吊板法表面张力仪有明显区别。吊板法的基本原理仍然是白金环法的原理而不是白金板法的原理。上海梭伦最新研制的A20系列表面张力仪具有经典白金板法和改进的白金板法两种测值方法，其中经典白金板法即指吊板法或吊片法。

白金板法表面张力仪的原理为：当感测白金板浸入到被测液体后，白金板周围就会受到表面张力的作用，液体的表面张力会将白金板尽量地往下拉。当液体表面张力及其他相关的力与平衡力达到均衡时，感测白金板就会停止向液体内部浸入。这时候，仪器的平衡感应器就会测量浸入深度，并将它转化为液体的表面张力值。

☆选购本原理的表面张力仪时的特殊注意点：

整个测值原理很清楚的告诉了我们，采用白金板法的表面张力仪需要注意三点：第一为传感器的精度与分辨率；第二为白金板的设计；第三为浮力修正与否。所以，选购时建议客户也按这些各类区别。

现在好的仪器均采用了白金板法原理的表面张力仪，也采用了相应的浮力正式方式。而目前一些国产的，包括原来梭伦科技提供技术委托代工的BZY系列表面张力仪均会存在浮力修正值的问题，总会存在一个绝对测值不准的问题。

3、最大气泡法表面张力仪：

又称泡压法表面张力仪,BPA 表面张力仪。其基本原理为A为表面张力仪，其中间玻璃管F下端一段直径为0.2mm～0.5mm的毛细管，B为充满水的抽气瓶，C为U型压力计，内盛比重较小的水或酒精、甲苯等，作为工作介质，以测定微压差。将待测表面张力的液体装于表面张力仪中，使F管的端面与液面相切，液面即沿毛细管上升，打开抽气瓶的活塞缓缓抽气，毛细管内液面上受到一个比A瓶中液面上大的压力，当此压力差—附加压力(Δp=p大气-p系统)在毛细管端面上产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，气泡就从毛细管口脱出，此附加压力与表面张

力成正比，与气泡的曲率半径成反比，其关系式为: (7) 式中，Δp为附加压力；σ为表面张力；R为气泡的曲率半径。如果毛细管半径很小，则形成的气泡基本上是球形的。当气泡开始形成时，表面几乎是平的，这时曲率半径最大;随着气泡的形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形，这时曲率半径R和毛细管半径r相等，曲率半径达最小值，根据上式这时附加压力达最大值。气泡进一步长大，R变大，附加压力则变

: (8) 略气泡鼓泡所需克服的静压力，这样就可直接用上式进行计算。

: (9) 当将合并为常数: (10)

同时，通常与供应商讨论表面张力仪技术问题的过程中，你就可以发现哪些供应商是不掌握技术的，哪些仅仅是商务性的代理商，哪些仅仅是知道生产一个仪器，但这个不是其主业，也无法完成以后的技术服务的。

总而言之，选一个表面张力仪不仅仅是看是否有仪器，更看重以后的可升级性以及技术服务等。

通常一些不具有自主研发能力的公司只要讲一些空的如外观怎么怎么样或我们的仪器是国内最好的或我们一定测得准或我们销售国内最好。但这些空不话是无法证明其真实实力的。

2、表面张力仪使用需求和精度要求

您可能有不同的测试需求，你可以向表面张力仪生产厂或代理商咨询表面张力仪参数后进行决策，决定采购哪些型号或测试原理的表面张力仪。提醒您注意的是，表面张力仪不同设计，会导致不同的测试精度。白金环法表面张力仪、白金板法表面张力仪、悬滴法表面张力仪、旋转滴法表面张力仪或滴体积法表面张力仪等由于测试原理作用，导致测值的误差是不一样的。而不是有些生产厂或代理商所称的把表面张力仪的分辨率作为测试精度或故意提高测值精度的写法。我们认为，测试精度是指两次测值的重复性以及测试值与液体的绝对表面张力值的一致性。举例来说，如果您测试的是水的表面张力值，白金板法表面张力仪可以实现72.8mN/m或达因/cm的值，温度必须控制在20摄氏度时，那么这台表面张力仪是好的。而作为比较，白金环法可能无法测得这个值有时因测值精度问题可能无法测到准确的值。而重复测试时，是否误差在标准范围内。这就是考察表面张力仪精度的关键所在。

通常而言，如果是从原理上讲都能够测试的样品，我们认为其测值精度或误差范围是这样的一个关系

图像外形分析法表面张力仪（如旋转滴表面张力仪、悬滴法表面张力仪、滴体积法表面张力仪）＞最大气泡法表面张力仪＞称重法表面张力仪（白金板法和白金环法）。

称重法表面张力仪（白金板法和白金环法）的测值精度取决于：

（1）传感器精度；（2）白金板设计精度；（3）如果采用白金板法的还取决于浮力修正精度。

3、生产厂和代理商的资格更为关键

目前国内有一些厂家或代理商不掌握表面张力仪的技术或界面化学的原理，而仅仅是通过仿制或是通过商务谈判代理或生产了表面张力仪，在采购过程中会经常误导我们的客户。其主要标志是，不与你讲技术仅仅谈多少价格或仅谈一些空的没有数据依据的优劣对比，而无法谈及更深入的技术问题。这些一定要引起你选购时的注意。作为进口表面张力仪的代理商，采购时我们一定要考察其代理商的专业技术。否则，售后服务不一定能够得到保证。有些表面张力仪代理商仅仅一个销售人员，他们租了个店面甚至在一个很差的居民小区办公，打一枪换一个地方，就想完成表面张力仪的服务，我们认为这是肯定不够的。

称重法表面张力仪选购指南：白金环法、白金环法表面张力仪

现有的表面张力仪到底有哪些？

A 标准型表面张力仪：（1）进口表面张力仪：日本KYOWA 表面张力仪 CBVP-A3型/CBVP-Z、KSV 表面张力仪 sigma703型/702型、Kruss表面张力仪K9型/K11型、法国GBX的3S系列、韩国SEO DST系列表面张力仪；等等（2）国产表面张力仪：A101/A201 型表面张力仪、BZY-

1/2型、表面张力仪 JK99C/JK99B型、表面张力仪白金环法JYW200系列以及ZL200系列等;

B 高级型表面张力仪：（1）KSV全自动表面张力仪sigma700系列、Kruss全自动表面张力仪K100系列、Lauda TE3、德国dataphysics DCAT

11/21型以及上海梭伦 A20系列表面张力仪。

通过如上列举，您可能无法选出一个理想的表面张力仪或无法入手选购表面张力仪。那么我们可以试着从如下分类入手，可能会提高你的认识：

一、按传感器类型分类：

（1）电子分析天平传感器：芬兰KSV公司、法国GBX、德国KRUSS、德国dataphysics、韩国SEO公司、上海梭伦A20系列、BZY-1、BZY-2系列；

（2）扭力丝传感器：国产原承德系如金建公司、哈科公司，日本KYOWA公司等

（3）应变电阻称重传感器：这个应用得非常少。因为精度实在太差，受影响影响太多。具体哪家国产的应用了，我们不细谈。可来电咨询。

从目前技术来讲，我们认为如上传感器精度比较如下：

电子天平分析传感器的精度＞扭力丝＞应变电阻式称重传感器

当然，这里还要注意一个事情，原上海梭伦国内研制的BZY系列采用的是国内的电子天平传感器，其精度远差于进口传感器，精度上是否与其他的相提并论还有待与国内外同行讨论。但我们现在已经基本确认不再进一步采用这个传感器，且全面升级于国外传感器。

二、按测试原理分：

分为白金板法和白金环法表面张力仪两种，目前国内的JYW200系列以及山东系的表面张力仪大部分属于白金环法的表面张力仪。测值精度问题

有待进一步商榷。而国外的仪器以及A20系列是真正兼容白金板法与白金环法的

表面张力仪。这里值得说明的是，BZY系列是在兼容性白金环法上是无法真正实现的，其测值称重的返回计算存在一定的问题。

三、按价格分层：

目前国外的仪器的价格明显高于国内的同类产品。标准型的通常为10万元左右，高级型的通常为25元左右。而A20系列中的A201的报价远低于这个，基本维持在4-5万左右，功能上与国外高级的相同。功能上，A101型的表面张力仪与国外标准型的相同，报价在3万元左右，是液晶触摸屏的，这个设计技术非常领先。

★☆白金板法表面张力仪关系技术略谈

一、液面水平线自动寻找技术

本技术是用于找得液面水平线后，判断浮力修正值以及位移判断的依据。没有采用本技术的仪器通常不具有浮力修正的功能，更谈不上精确测值。水平线自动查找必须依赖于称重传感器的高精度与高反应速度，以及位移控制部件的精确定位和反应速度。目前通常国内的表面张力仪

如BZY系列和JK99系列根本无法做到。

二、浮力修正模式

浮力修正模式是指修正掉浸入液体内浮力对表面张力测值的影响，这是白金板法表面张力仪核心技术，如果仅仅谈称得重量后乘以重力系数再除以白金板周长，那么这完全不符合白金板的原理。浮力修正因采用的技术不同而略有差别。上海梭伦经美国哈佛材料学院授权技术的基于弹性系数的修正模式全面提升了测值精度，是目前领先的测值技术。

三、预润湿功能

在测试液体的表面张力或界面张力时，通常首次润湿不会非常好，这就需要有一个预湿润过程。这是一个非常人性化的技术，其优点不言而喻。

四、表面活性剂测值全过程考察模式

大部分的客户在测试表面活性剂或有粘度样品时有一个最大的困惑，到底取哪个时间点的表面张力或界面张力值最能表述我们的样品性质。这就需要有两个技术保证，其一就是全过程考察技术，另一个技术就是特征值二次表述技术。

而全过程考察技术是A20领先的技术，它全面记录下来了整个曲线上的数据，并保存到数据库文件中。结合特征值考察技术，你可以考察任意时间点以及历史测值的数据，你更可以导出数据（包括了所有过程值），以便进行进一步的分析，使得数据真正为您服务。

五、特征值二次表述功能

在基于历史数据可查询的功能上，你可以查看其他操作人员的数据，并与之充分讨论，并可以随时决定是否对特征值进行二次表述。如果是，那么你可以人工调整原值即可了。

六、自校准功能

这是一个非常核心的升级技术。原有表面张力仪的设计基本上均是基于称重传感器的校准，通俗的讲，大部分仅仅是校准了传感器，而对于白金片自身的参数大部分仪器不具有校准功能，仅仅是输入一个长宽值（BZY系列这个是无法输入的，因生产工艺问题，这个值是无法保证的）。自校准功能是基于传感器校准的基础上的二次校准功能，这是保证真正测值精度的有效技术。

七、传感器的伺服控制功能及其精度

通常而言，扭力丝和应变电阻式称重传感器不是伺服系统，其精度差。而作为BZY系列的表面张力仪，因其天平采用了差技术的国内传感器，精度控制，特别是温度补偿、零位漂移上均有很大问题。特别一个明显的表现为BZY-2型表面张力仪的数字变化非常大，以及BZY-1型表面张力仪经常因运输振动而现出ERROR错误以及P2错误。这些均是由于传感器设计的问题造成的。当然这也是一分钱一分货的因素啊。

请来电索取更详细的表面张力仪对比表，祝你选到一款符合你要求的表面张力仪。