工业中表面张力的重要性

2020-06-16

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表界面张力在产品开发中起着重要作用。世界各地的研发部门都要测试表界面张力来提高他们的产品质量。优化清洁剂配方以提高它们的清洁性能,降低表面活性剂的量以及在更低的温度下使用更生态的表面活性剂。定制涂料以便更好地附着在应用的表面上,开发药物以提高它们的效力。在这里列举了一些行业的案例,包括洗衣清洁剂和药物等等。

 

表面张力决定清洁剂配方的效力

 

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水的高表面张力使它相对来说是比较差的清洁剂。当提高水的温度(就像在洗衣服和洗碗碟时通常做的),因为表面张力降低清洁效率有轻微的提高。温度本身的影响非常有限,不足以使水变成一个好的清洁剂,因此需要添加表面活性剂。表面活性剂是表面活性分子,吸附在表面上以降低表面张力。表面张力是在清洁剂配方开发中常规需要检测的。

 

优化涂料的表面张力以达到无缺陷涂层

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对于涂料最基本的要求是它可以在表面形成均匀无缺陷的涂层。很多表面检测时发现不平整,有橘皮现象,有环形坑或者鱼眼状缺陷,这些都和表面张力有关,可以通过微调来改善。为了调整涂料的表面张力,需要添加少量的表面活性剂。因为较低的表面张力会使其和基材的润湿性更好,因此需要降低涂料的表面张力。但是,太低的表面张力也会导致水平问题。因此,在寻求无缺陷涂料时需要平衡表面张力的大小。

 

界面张力是提高原油采收率一个重要指标

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在石油开采中,采用不同的方法以提高原油采收率,如注入CO2用于提高采油率。当CO2被注入油田后,它和油、盐水接触并相互作用,由此改变油田内的平衡条件和液体的性质。提高采油的效率关联于一些因素,比如CO2渗透进油田的孔,以及它置换油田中油和盐水的能力,并降低油的粘度。因此,CO2-水和 CO2-油的界面张力在采油效率中尤为重要。

 

界面张力决定食物的稳定性

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许多食物,比如牛奶,黄油,蛋黄酱以及冰激淋等都是乳液。乳液通常都由互不相溶的两相组成(通常是油和水),其中一相以很小的液滴分散在另一相中。除了这两相之外,乳液通常含有乳化剂,起着保持乳液稳定性的重要作用。尽管可以通过均质制造油水乳液,但形成的乳液不稳定会很快分离成两相。乳化剂是表面活性分子,可以吸附在油-水界面形成一层膜从而阻止液滴合并而达到乳液的稳定。在食品中,通常有一些典型的天然乳化剂,比如蛋白质和油脂,但通常还需要在生产中添加乳化剂。为了研究食品中的乳化剂,界面张力有着重要的作用。

 

表界面张力影响药物的性能

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表界面张力在许多药物加工过程中扮演着重要的作用,从片剂包衣到药物的溶解性和稳定性。片剂包衣通常用于改善外观,掩饰味道和嗅觉,并且控制药物释放的速率。高分子材料通常被用作包衣,因此高分子溶液的表面张力会影响到包衣的成功与否。表面活性分子通常会加到高分子涂层溶液中来降低它们的表面张力。因此,对于临界胶束浓度的了解在制药行业就尤为重要。

界面的性质对于药物的溶解性来说也有着显著的影响。例如,不同的脂质体释放体系已研究用于提高现有药物配方的效率。脂质体由磷脂质和胆固醇组成。为了找到磷脂质、胆固醇和药物的较佳配比,以最大化药物的释放和稳定,脂质体的表面张力需要被评估。

在药物开发中乳液稳定性也很重要,因为乳液类的药物通常用于注射或者个人护理产品。表面活性剂和高分子通过降低分散质和连续相之间的界面张力,通常扮演着乳液稳定剂的角色。

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