全自動(dòng)表面張力儀是一種用物理方法代替化學(xué)方法的簡(jiǎn)單易行的測試表面張力的儀器。用其可以迅速準確地測出各種液體的表面張力值。精細化學(xué)品課程涉及的領(lǐng)域廣、內容多，幾乎覆蓋日常生活的各個(gè)方面。同時(shí)儀器分析方法通常需要使用較特殊的儀器，因其簡(jiǎn)便、快速、靈敏、準確、易實(shí)現自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，其應用范圍日益廣泛，已成為現代實(shí)驗化學(xué)的重要支柱。

本次開(kāi)展表面活性劑烷醇酰胺的合成，并通過(guò)全自動(dòng)表面張力儀測定表面張力的方式進(jìn)行驗證。

實(shí)驗目的

1)使用表面張力儀測定自制烷醇酰胺的表面張力。

2)掌握表面張力儀測定原理和使用方法。

3)熟悉表面張力儀測定樣品前處理的基本方法。

實(shí)驗原理

烷醇酰胺具有良好的表面活性，是非離子表面活性劑中最重要的品種之一，是現代合成洗滌劑中重要的活性物，廣泛應用于洗滌劑、泡沫穩定劑、增稠劑、柔軟劑、防銹劑和抗靜電劑等。表面張力是表面活性劑重要的物理常數之一，經(jīng)常用它來(lái)表示表面活性劑的表面活性。

圖1全自動(dòng)表面張力儀實(shí)物圖

實(shí)驗所用的全自動(dòng)表面張力儀由芬蘭Kibron生產(chǎn)，如圖1所示。儀器可測定-5℃～110℃范圍內液體的表面張力，量程為0～400.0 dyn/cm(1 dyn/cm=1 mN/m)，精度為0.1 dyn/cm。溶液溫度控制精確為0.1℃。BZY-1型全自動(dòng)表面張力儀采用先進(jìn)的閉環(huán)電磁力平衡測量技術(shù)，對表面張力儀的測量精度、線(xiàn)性和重復性都能達到精確高度。BZY-1型全自動(dòng)表面張力儀能方便地提供恒溫，根據其溫度范圍的不同，選擇高低溫樣品恒溫池，相應地外接CH系列的超級恒溫槽。

測量原理是當感測吊片浸入到被測液體后，吊片周?chē)蜁?huì )受到表面張力的作用，該張力會(huì )將吊片盡量地往下拉。當液體表面張力及其他相關(guān)的力與平衡力達到均衡時(shí)，感測吊片就會(huì )停止向液體內部深入。這時(shí)候，儀器的平衡感應器就會(huì )測量浸入液體的深度，并通過(guò)計算將它轉化成液體的表面張力值。

測試儀器、試劑與實(shí)驗條件

1)儀器：包含全自動(dòng)表面張力儀BZY-1、超級恒溫槽(CH系列，精度0.1℃)、TENSOR27傅立葉變換紅外光譜儀、玻璃皿、滴管、燒杯、酒精。

2)試劑：工業(yè)級烷醇酰胺樣品，自制烷醇酰胺溶液。

3)實(shí)驗條件：選用溶劑為蒸餾水，測試溫度在20℃～40℃范圍。

實(shí)驗步驟

烷醇酰胺的制備

在電磁攪拌器和恒溫油浴上裝一個(gè)100 mL的圓底燒瓶并安裝成蒸餾裝置，用橡膠管使接引管的出氣口與水流噴射泵連接起來(lái)。向圓底燒瓶中加入10 g月桂酸和10.5 g二乙醇胺，投入電磁攪拌子。開(kāi)動(dòng)電磁攪拌器和水流噴射泵，加熱并控制油浴溫度在130℃左右反應2 h，直至沒(méi)有水蒸出為止。停止加熱并撤去油浴，燒瓶?jì)任锪侠鋮s至接近室溫后，解除減壓狀態(tài)，得淺黃色黏稠狀液體。

樣品的表征

通過(guò)紅外光譜確認目標產(chǎn)物。

樣品的前處理

將自制的烷醇酰胺用蒸餾水稀釋不同的濃度。

表面張力儀測定程序

1)打開(kāi)恒溫槽電源，調節到所需的溫度并打開(kāi)循環(huán)開(kāi)關(guān)；打開(kāi)表面張力儀電源，液晶顯示屏顯示“CNSHP”，掛上吊鉤及鉑金板，按“開(kāi)/關(guān)”鍵，稍后即顯示0.0(BZY-2型的顯示0.00)，穩定30 min后即可進(jìn)行測試。

2)根據被測試樣的黏度大小，設定修正值(即當鉑金測試板接觸到被測試樣時(shí)的張力值達到該值時(shí)，升降平臺自動(dòng)停止上升)。一般經(jīng)驗參數為，低黏度試樣設定為5.0，高黏度試樣設定為8.0?？赏ㄟ^(guò)“設定1”和“設定2”按鍵設置。

3)清洗鉑金板，用手夾取鉑金板鉤子，并用流水沖洗，沖洗時(shí)應注意與水流保持一定的角度，原則為盡量做到讓水流洗干凈板的表面且不能讓水流使得板變形；用酒精燈燒鉑金板，一般為與水平面呈45°角進(jìn)行，直到鉑金板變紅為止，時(shí)間為20～30 s。

4)在玻璃皿中加入被測液體后，將玻璃皿放于樣品臺上。放樣前一定要目測一下鉑金板掛的高度，如果可能會(huì )浸入樣品中時(shí)，按“向下”按鍵，將樣品臺向下。

5)觀(guān)察液晶屏，按“去皮”按鍵作清零處理。觀(guān)察“手動(dòng)/自動(dòng)”按鍵處指示燈指示情況。如果是自動(dòng)，指示燈亮；如果是手動(dòng)，指示燈滅。按動(dòng)“手動(dòng)/自動(dòng)”按鍵，將表面張力儀調至自動(dòng)狀態(tài)。處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，如上升期間鉑金板碰到被測試樣,且張力值達到修正值設定的數字(比如5 mN),升降平臺會(huì )自動(dòng)停下,否則升降平臺會(huì )升至最高點(diǎn);如下降時(shí)則會(huì )過(guò)15 s后自動(dòng)停下(再按下降鍵時(shí)會(huì )再過(guò)15 s后自動(dòng)停下)。

(6)重復性操作，按“向下”按鍵，表面張力儀樣品臺逐漸下降，鉑金板脫離被測樣品后，可先按“停止”按鍵，然后再重新按“向上”按鍵進(jìn)行測試，測得值后分析重復性效果。

注意事項

1)測試完后鉑金板務(wù)必清洗干凈，并用酒精燈燒紅鉑金板，冷卻后收好。

2)表面張力儀在使用期間，保持玻璃皿的清潔，只有在停止測量時(shí)，才能打開(kāi)箱蓋，取出玻璃皿。

3)玻璃皿液體最好有5 mm高度，約15 mL左右。