3種汽車風窗玻璃清洗液泡沫性能測試方法的比較

劉曉磊 朱江 王歡 張永江 丁冬梅

1中國石油天然氣股份有限公司大連潤滑油研究開發中心2中國石油天然氣股份有限公司大連潤滑油分公司

采用振蕩法、傾瀉法及充氣法[參照SH/T 0066《發動機冷卻液泡沫傾向測定法（玻璃器皿法）試驗溫度由88 ℃±1 ℃改為30 ℃±1 ℃，充氣時間由5 min變為1 min]，對不同市售汽車風窗玻璃清洗液樣品進行了泡沫性能測試，結果表明：傾瀉法不能有效地區分不同樣品的泡沫性能差異，振蕩法、充氣法均可有效區分不同樣品的泡沫性能差異；振蕩法操作便捷，效率高，成本低，可作為開展產品性能研究時的測試手段，與振蕩法相比，充氣法在試驗過程中減少了人為的操作差異，適用于不同試驗人員及不同試驗室的數據對比。

汽車風窗玻璃清洗液通過添加溶劑、表面活性劑等成分起到去除灰塵和污漬的作用。不同配方的汽車風窗玻璃清洗液產品的泡沫性能不同，且泡沫性能對產品質量影響較大，過于豐富的泡沫會帶來玻璃不易清潔、司機視線模糊等危害。在表面活性劑領域，泡沫性能的評價方法較多，主要有振蕩法、傾瀉法（Ross-Miles，羅氏法）、氣流法[1]等傳統方法及紅外掃描儀法[2]、電導率法[3]、泡沫掃描法[4]等現代方法。相比現代方法，傳統方法更加簡單易行。本文采用傳統的振蕩法、傾瀉法及SH/T 0066《發動機冷卻液泡沫傾向測定法（玻璃器皿法）》（為便于敘述，以下簡稱為充氣法），分別對汽車風窗玻璃清洗液樣品的泡沫性能進行研究和對比，考察3種方法在測試汽車風窗玻璃清洗液泡沫性能方面的優缺點，為汽車風窗玻璃清洗液泡沫性能的研究提供一定的理論與實踐指導。

振蕩法

儀器

◇具塞量筒：500 mL帶刻度耐熱玻璃量筒，最小刻度為5 mL，直徑45～50 mm，長380 mm，帶磨口塞。

◇恒溫水浴：能使浴溫保持在30 ℃ ±1 ℃。

試驗方法

將汽車風窗玻璃清洗液樣品在恒溫水浴中加熱，使其達到30 ℃±1 ℃。然后用具塞量筒量取150 mL該試樣，蓋上塞子。雙手握住具塞量筒的上下端，在室溫條件下上下搖晃30次，觀察汽車風窗玻璃清洗液樣品所產生的泡沫體積及泡沫消失時間。取3次結果的算術平均值作為測定結果，報告樣品所產生的泡沫體積（mL）及消泡時間（s）。

樣品測試

不同搖晃次數下的數據結果的差異性

選取5種樣品（樣品1、2、4、5、7），按照試驗方法要求，將樣品裝入具塞量筒內，雙手握住具塞量筒的上下端，在室溫條件下分別搖晃10/20/30次，記錄樣品所產生的泡沫體積，結果見圖1。

由圖1可見，對于樣品2、樣品4，泡沫體積受搖晃次數的影響很小；對于樣品1、樣品7，搖晃10次與20次之間的數據結果差異性較大，樣品5搖晃20次與30次之間的數據仍有變化。為最大程度地避免搖晃次數對結果判定的影響，將振蕩法的搖晃次數確定為30次。

振蕩法考察實際樣品的泡沫性能

選取10種市售樣品，采用振蕩法考察其泡沫性能，結果見表1。

傾瀉法

儀器

羅氏泡沫儀（型號2152）：主要由分液漏斗（500 mL）、夾套量筒（1 500 mL，最小刻度為10 mL）及滴液管（全長300 mm）組成。

恒溫水浴：能使浴溫保持在30 ℃±1 ℃。

試驗方法

將汽車風窗玻璃清洗液樣品在恒溫水浴中加熱，使其達到30 ℃±1 ℃。然后用量筒量取150 mL樣品加入到羅氏泡沫儀的分液漏斗內，樣品通過滴液管流下。當樣品全部流入夾套量筒后，觀察汽車風窗玻璃清洗液試樣所產生的泡沫體積及泡沫消失時間。取3次結果的算術平均值作為測定結果，報告樣品所產生的泡沫體積（mL）及消泡時間（s）。

樣品測試

采用傾瀉法對樣品1～樣品10進行了泡沫性能考察，結果見表2。

充氣法

儀器

◇量筒：500 mL帶刻度耐熱玻璃量筒，最小刻度為5 mL，直徑45～50mm，長380 mm。

◇水浴：4 000 mL玻璃容器，至少能使500 mL量筒的350 mL刻度線浸沒在液面下。

◇加熱器：能使浴溫保持在30 ℃±1 ℃的電熱器。

圖1 不同搖晃次數下樣品的泡沫體積比較

表1 振蕩法測試樣品的泡沫性能數據

◇氣體擴散頭：外徑25.4 mm，由燒結的結晶狀氧化鋁制成的砂芯球。用GB/T 12579附錄A測定時應滿足所要求的條件（最大孔徑≤80μm；2.45 kPa 壓力下滲透率在 3 000～6 400 mL/min）。

表2 傾瀉法測試樣品的泡沫性能數據

◇溫度計：溫度范圍0～100 ℃、分度值為1 ℃的普通溫度計。

◇空氣源：能提供清潔干燥的空氣源，沒有油脂和其他污染，能夠保證所規定的氣體流速通過擴散頭。

◇秒表：分度值0.2 s。

◇三通閥：安裝在計量空氣源緊接通氣管進氣口處的管路上。

試驗方法

樣品測試

采用充氣法對樣品1～樣品10進行了泡沫性能考察，結果見表3。

結果分析與討論

不同方法的區分性比較

對比表1～表3可以看出，傾瀉法測得的樣品2、4、6的泡沫性能數據一致，樣品9、10的泡沫性能數據一致，且5個樣品的消泡時間均為2s，而用振蕩法及充氣法對10個樣品測試所得的泡沫性能數據均存在一定的差異性。可見，傾瀉法不能有效地區分不同樣品的泡沫性能差異；振蕩法和充氣法的區分性明顯好于傾瀉法。

另外，比較表1及表3中的數據，可以看出：

◇樣品4、9、10的泡沫體積及消泡時間均很低，2種方法測得的泡沫體積數據最高為73 mL，消泡時間最高為6 s；

◇樣品1、2、6、7、8所產生的泡沫體積及消泡時間較樣品4、9、10有所提升，樣品所產生的泡沫體積及消泡時間范圍分別是92～247 mL，13～351 s；

◇樣品3與樣品5與其余樣品的最顯著區別在于，樣品3、5的消泡時間很長，樣品3的消泡時間高達1 556 s。

將振蕩法及充氣法所得的樣品泡沫體積數據進行了整體對比，見圖2。

由圖2可見，當樣品的泡沫體積較低時（如樣品4、9、10），振蕩法所得的數據結果高于充氣法；其余情況下，充氣法的數據結果高于振蕩法。

李青海在談及自己違紀違法心態時說，對自己的行為已經嚴重違紀違法也心知肚明，但當時貪婪和僥幸已經在心里占了上風，完全將黨紀國法拋諸腦后。正如他在懺悔書中自諷，在法院工作時，取得的法律專業研究生證書，是為了職務升遷增添含金量混來的文憑，學過法但只是作為晉升之用，在工作中依然是個“法盲”。而且在他看來，很多事都是私下的，天知地知，你知我知，只要對方不說誰也不會知道。

效率/成本比較

記錄了采用振蕩法及充氣法對樣品1～樣品10進行泡沫性能測試的耗時：

◇振蕩法耗時共8 min（即每個樣品平均耗時0.8 min）；

◇充氣法共耗時50 min（即每個樣品平均耗時5 min）。

因此，振蕩法的效率遠高于充氣法。另外，振蕩法的主要操作儀器為具塞量筒，價格低廉，簡單易得。而充氣法參照SH/T 0066，對儀器及配件，如氣體擴散頭、空氣源等的精度要求較高，成本較大。

表3 充氣法測試樣品的泡沫性能數據

圖2 樣品的泡沫體積比較

結論

☆傾瀉法在樣品的泡沫性能測試方面區分度低，不能有效地區分樣品的泡沫性能差異，不適用于汽車風窗玻璃清洗液泡沫性能測試。

☆振蕩法雖受人為因素影響較大，但其操作便捷，效率高、成本低。當進行汽車風窗玻璃清洗液泡沫性能研究時該方法更易受到試驗人員的青睞。

☆充氣法與振蕩法相比，雖操作繁瑣，但減少了人為的操作差異，因此該方法更適用于不同試驗人員及不同試驗室的數據對比。

☆振蕩法及充氣法均可以區分出樣品的泡沫性差異，且各自存在優點和缺點。試驗者可依據試驗條件及需求選擇適合的試驗方法。

[1]趙國璽，朱?瑤.表面活性劑作用原理[M].北京:中國輕工業出版社，2003：548-550.

[2]張銳，王瑞和，邱正松，等.利用光散射原理評價泡沫鉆井液的穩定性[J].石油學報，2005，26(1):105-108.

[3]燕永利，張寧生，屈撐囤，等.膠質液體泡沫(CLA)的形成及其穩定性研究[J].化學學報，2006，64(1):54-60.

[4]Carey E，Stubenrauch C.Foaming properties of mixtures of a nonionic(Cl2DMPO)and an ionic surfactant(C12TAB)[J]. Journal of Colloid and Interface Science，2010，346(2):414-423.