簡(jiǎn)單的手工測(cè)試經(jīng)常被用來(lái)識(shí)別含表面活性劑液體的發(fā)泡行為。現(xiàn)在，德國(guó)析塔SITA公司推出了一款新設(shè)備，通過(guò)光學(xué)掃描技術(shù)檢測(cè)泡沫參數(shù)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，即析塔SITA FoamTester全自動(dòng)泡沫分析儀。

發(fā)泡行為在含表面活性劑液體的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用中起著重要作用。這可能是化妝品或家庭護(hù)理產(chǎn)品所期望的泡沫，也可能是冷卻潤(rùn)滑劑、油墨、涂料或工業(yè)清洗劑所不希望的泡沫。通過(guò)自動(dòng)和客觀的泡沫測(cè)試，可以?xún)?yōu)化這些液體的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、原材料開(kāi)發(fā)和選擇、產(chǎn)品加工和應(yīng)用以及質(zhì)量和工藝保證。

不管是想要的還是不想要的，泡沫的形成都是氣體在液體中的分散。引入氣體和降低表面張力（通常由表面活性劑引起）是產(chǎn)生泡沫的前提條件。所產(chǎn)生的氣泡上升到液體表面，并在不同的影響下隨時(shí)間而衰減，如液體從泡沫中排出（排水）。

泡沫可以通過(guò)發(fā)泡行為、泡沫體積、泡沫穩(wěn)定性或衰減、泡沫密度（氣液含量）、泡沫結(jié)構(gòu)（氣泡大小、氣泡數(shù)量、氣泡形狀）以及流變性和感官評(píng)估來(lái)描述。

為了顯示發(fā)泡行為，經(jīng)常使用簡(jiǎn)單的手動(dòng)測(cè)試方法，如搖動(dòng)或傾倒測(cè)試，如Ross-Miles方法（ASTM D1173-53）。特別容易出現(xiàn)的問(wèn)題是，在遠(yuǎn)離應(yīng)用的地方，泡沫的產(chǎn)生是不可重復(fù)的，主觀的測(cè)試只有定性的測(cè)試結(jié)果，以及在處理樣品和測(cè)試設(shè)置方面的高努力。

這些缺陷可以通過(guò)對(duì)泡沫參數(shù)進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)的自動(dòng)泡沫測(cè)試來(lái)改善。析塔FoamTester全自動(dòng)泡沫分析儀將這些原理結(jié)合在一臺(tái)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備中。

在測(cè)量容器中使用標(biāo)準(zhǔn)的攪拌盤(pán)可重復(fù)產(chǎn)生泡沫。泡沫的產(chǎn)生可以根據(jù)應(yīng)用情況，通過(guò)改變攪拌參數(shù)的速度、時(shí)間和方向進(jìn)行模擬。通過(guò)集成樣品庫(kù)和自動(dòng)自清潔系統(tǒng)，可以創(chuàng)建多個(gè)系列的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，可以在沒(méi)有用戶(hù)干預(yù)的情況下設(shè)置測(cè)試程序，可以快速、簡(jiǎn)單地進(jìn)行測(cè)試和樣品參數(shù)的篩選。

兩套光學(xué)、非接觸式測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)合，可以對(duì)泡沫進(jìn)行客觀的評(píng)估，并提供泡沫形成和泡沫衰減的相關(guān)參數(shù)：總體積（液體和泡沫）、液體體積、泡沫體積以及130mm×50mm的泡沫結(jié)構(gòu)記錄，以評(píng)估泡沫的大小和形狀。通過(guò)對(duì)這些參數(shù)的分析，確定和計(jì)算更多的參數(shù)、特征和效果，對(duì)泡沫和發(fā)泡進(jìn)行全面的表征。

為了優(yōu)化產(chǎn)品的泡沫形成，應(yīng)考慮所有有關(guān)含表面活性劑產(chǎn)品本身以及應(yīng)用過(guò)程的相關(guān)影響因素。

以清洗劑為例，這些影響因素一方面與清洗劑產(chǎn)品有關(guān)：表面活性劑成分及其混合物以及成分之間的相互作用；另一方面與清洗工藝有關(guān)：清洗液的參數(shù)（如清洗劑濃度、添加劑、水質(zhì)）和清洗設(shè)備的參數(shù)（溫度、機(jī)械、過(guò)濾）。

圖1為某產(chǎn)品研發(fā)的三種不同表面活性劑的泡沫形成和衰減情況，分析表面活性劑對(duì)發(fā)泡行為、最大泡沫量和泡沫穩(wěn)定性的影響。

圖1：三種表面活性劑的泡沫形成和泡沫衰減的比較 ?

表面活性劑1和2的泡沫形成的斜率很相似，而表面活性劑3的發(fā)泡速度要慢得多。由此，所有樣品的最大泡沫體積是相同的。然而，在泡沫衰減過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)表面活性劑1和2在排水方面表現(xiàn)出相似的行為，換句話(huà)說(shuō)，液體從泡沫中流出所需的時(shí)間是相同的。

圖2：三種表面活性劑6分鐘后的泡沫結(jié)構(gòu)分析 ?

關(guān)于所產(chǎn)生的泡沫的其他信息可以從圖2所示的泡沫結(jié)構(gòu)圖像中獲得。泡沫衰減6分鐘后，每種表面活性劑的泡沫結(jié)構(gòu)是不同的。這種可見(jiàn)的泡沫大小的差異可以借助于另外顯示的泡沫大小分布的直方圖來(lái)量化。在圖示的例子中，顯示了三種表面活性劑在發(fā)泡行為、泡沫衰減和泡沫結(jié)構(gòu)方面的本質(zhì)差異。在進(jìn)一步的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，可以利用這些特性來(lái)獲得所需的泡沫。

根據(jù)這個(gè)實(shí)例案例，在其他產(chǎn)品中使用的表面活性劑的原料和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中也有類(lèi)似的任務(wù)和結(jié)論，如護(hù)膚品、冷卻潤(rùn)滑劑、農(nóng)藥、食品、飲料、油墨、油漆和涂料等。泡沫測(cè)試研究的另一個(gè)領(lǐng)域是分析產(chǎn)品成分、產(chǎn)品加工以及最終產(chǎn)品應(yīng)用中的影響和干擾因素。

翁開(kāi)爾是德國(guó)析塔SITA在中國(guó)的總代理，如需了解更多關(guān)于德國(guó)析塔全自動(dòng)泡沫分析儀原理，技術(shù)應(yīng)用，歡迎致電咨詢(xún)。