普通润湿液的表面张力测量

时间：2024-10-24 百科知识版权反馈

【摘要】：润湿液的表面张力、pH值和导电率是衡量润湿液性能的主要指标，而润湿液的表面张力大小将直接影响到胶印印刷的水墨平衡。与油墨的表面张力相比，当润湿液的表面张力过大时，油墨会向印版空白部位扩展而引起脏版;反之，则润湿液会向印版图文部位扩展而使油墨的乳化加剧。加入水的用量大小和水质的不同，则润湿液的表面张力、pH值和导电率数值也会随之而变。

实验一　普通润湿液的表面张力测量

一、实验目的和要求

1.实验目的

在胶印印刷中，印品的质量与润湿液的性能紧密相关。润湿液的表面张力、pH值和导电率是衡量润湿液性能的主要指标，而润湿液的表面张力大小将直接影响到胶印印刷的水墨平衡。与油墨的表面张力相比，当润湿液的表面张力过大时，油墨会向印版空白部位扩展而引起脏版;反之，则润湿液会向印版图文部位扩展而使油墨的乳化加剧。因此，在实际生产中需要预先测出润湿液的表面张力，通常润湿液的表面张力应控制在4.0～5.0×10^－2N/m。

普通润湿液是在水中加入磷酸、磷酸二氢铵、阿拉伯胶等化学组分，配制成浓度较高的原液或制成固体粉剂，使用时原液需加水进行稀释，而固体粉剂需加水进行溶化。加入水的用量大小和水质的不同，则润湿液的表面张力、pH值和导电率数值也会随之而变。

2.实验要求

(1)掌握DT－102界面张力仪的基本测量原理。

(2)掌握不同浓度润湿液的配比方法。

(3)了解润湿液的浓度和表面张力的关系。

(4)了解润湿液的浓度和pH值的关系。

二、实验原理及仪器结构

1.实验原理

液体的表面一般表现出收缩其表面积的倾向。液面上垂直作用于单位长度上的使其表面积收缩的力称为表面张力，其单位为N/m(牛顿/米)或mN/m(毫牛/米)。

DT－102界面张力仪是一种用物理方法代替化学方法的简单易行的测量表面张力的仪器，测量原理是基于表面张力的经典测试方法——圆环法原理。圆环法是将一铂丝制成的圆环平置在液面上，然后测定使圆环拉脱表面所需的力P，P的数值等于圆环脱离液面时的最大拉力减去环的重量。P与表面张力γ的关系式为:

式中　　γ——液体的表面张力，mN/m;

　　　　R——圆环的平均半径，m;

　　　　F——校正因子;

　　　　P——圆环拉脱表面所需的力，mN。

令m为膜破时仪表读数，m=

则式(1)可写为:

γ=m×F　　　　(2)

2.仪器结构

DT－102界面张力仪的结构如图1－1－1所示，仪器由上顶板1、仪器机身2、环架杆3、铂环4、样品杯5、样品托盘6、无标识按键7、机脚8、液晶显示屏9等组成，仪器的后背还有计算机接口、熔丝盒、电源开关和电源插座。

仪器所采用的工作原理是将高频感应微小位移自动平衡测量系统应用到扭力天平中去，即作用到铂环上的力发生改变时，与铂环所连接的平衡杠杆在两个涡流探头中产生位移，使两个涡流探头中产生的电感量发生变化，由此引起差动变压器失去平衡，随之电路中差动放大器的输入信号也失去平衡，经放大器放大后输出一个随铂环受力变化而变化的电信号，此信号送到微处理机中进行处理，自动计算出被测试样的实际张力值。

图1－1－2所示为仪器内的铂环平衡杠杆实物图。如图1－1－3所示是铂环平衡杠杆结构示意图。仪器在使用前应放置在无振动稳定的平台上进行水平调整，拧下仪器后侧两个固定螺钉，取下上顶板。按图1－1－3所示的位置安装好控制磁铁、环架杆、铂环。调整三个机脚使样品盘上水平泡处于中心，最后将上顶板放置回原处，并用螺钉固定好。

图1－1－1　界面张力仪结构图

1—上顶板; 2—仪器机身; 3—环架杆; 4—铂环; 5—样品杯; 6—样品托盘; 7—无标识按键; 8—机脚; 9—液晶显示屏

图1－1－2　仪器内的铂环平衡杠杆实物图

图1－1－3　铂环平衡杠杆示意图

三、实验器材

1.DT－102界面张力仪。

2.pH酸度计或pH试纸。

3.润湿液原液、优质PS版润湿粉、石油醚、丙酮、铬酸洗液、自来水、纯净水。

4.量筒、烧杯、酒精灯、打火机。

5.天平。

四、实验的基本内容

1.测量纯水的表面张力和pH值。

2.测量自来水的表面张力和pH值。

3.测量“自来水加一定比例润湿液原液”的表面张力和pH值。

4.测量“纯净水加一定比例润湿液原液”的表面张力和pH值。

5.测量“自来水加一定比例润湿粉”的表面张力和pH值。

6.测量“纯净水加一定比例润湿粉”的表面张力和pH值。

五、实验步骤

1.纯水标定

(1)准备工作

用石油醚清洗样品杯，接着分别用丙酮和水清洗，再用热的铬酸洗液浸洗，以除去油污，最后用水及蒸馏水冲洗干净并用干净的布擦干。用容易溶解试样的有机溶剂清洗铂环，然后在酒精灯火焰中灼烧至微红。

(2)标定

纯水标定数值应在71～72mN/m之间，如出现差异，请重新清洗样品杯，并在酒精灯上灼烧铂环至洁净。

2.测量液体的表面张力

(1)按实验的基本内容配制不同浓度的润湿液，并标上标记待测。

(2)开启界面张力仪后背的电源开关，按“下降”按钮，使样品托盘降到最低位置。

(3)安装铂环(要使铂环的圆环部分在同一平面上)。

(4)将被测润湿液倒入样品杯中，液面高度应介于杯身处的最低刻线与最高刻线之间，然后将装有被测润湿液的样品杯放于样品托盘上。

(5)按“上升”按钮，这时样品托盘会自动上升。当其上升到使铂环浸没液体一定深度后(如图1－1－4所示)，仪器会停止样品托盘上升，然后液晶显示屏提示“继续……”。

(6)按“继续”按钮，样品托盘开始下降，当下降到使铂环拉脱被测液体表面的瞬间(如图1－1－4所示)，样品托盘自动停止，液晶显示屏即会显示出m、F和γ值(如图1－1－5所示)，其中m为膜破时仪表读数(mN/m)，F为当前设定参数的计算系数，γ为试样表面张力:γ=m F(mN/m)。记m、F和γ值于实验数据记录表中。

(7)重复步骤(5)和(6)两次，即需对被测液体重复测3次后取平均值。

(8)测量pH值:用pH试纸测量被测液体的pH值，记于实验数据记录表中。

(9)清洗样品杯和铂环，并在酒精灯上灼烧铂环至洁净。