材料表面与界面ppt课件.ppt

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1、低表面张力物质在表面上聚集总结：1、Gibbs吸附公式球与平面间的作用力W（D）＝AR／6D平面与平面间的作用力W（D）＝－A／12πD22、宏观物体的VanderWaals力3、静电力Gouy-Champman模型Stern模型3.2.3两平面界面在溶液中的相互作用D两平面间的静电排斥力（能）κBoltzman常数n0单位体积中离子个数D平板间距离K－1双电层厚度应用范围：与K-1相比较，表面距离大，表面电势较大的情况对于1:1电介质电介质浓度增大，排斥力减小3.2.4球形粒子间在溶液中的相互作用RD球间最小距

2、离低电势下：应用范围：球半径比较大，大小均匀，低电势3.3DLVO理论平板间VanderWaals力吸引力平板间静电力排斥力DLVO表达式W（D）DWRWvdw影响因素：①表面电势影响ψδ固定体系：K＝106cm－1A＝10－19J（Hamakerconstant）R＝100nm（球半径）W(D)/10-19JD/nmΨδ＝32mVΨδ＝25.6mVΨδ＝19.2mVΨδ＝12.8mVΨδ＝0mVΨδ减小，静电排斥能减小Ψδ12.8mV无排斥能垒，胶体沉聚Ψδ12.8mV称胶体沉聚点1.0②K影响（电介质浓度）固

3、定体系：Ψδ＝25.6mVA＝10－19J（Hamakerconstant）R＝100nm（球半径）W(D)/10-19JD/nm1.0K＝107m-1K＝3×107m-1K＝2×108m-1K＝3×108m-1K增加（K－1减少），排斥能减小。达到一定值时，能垒消失。③Hamaker常数影响r0④临界聚沉浓度（n0）C常数表面电势高A增加，能垒减小。1C’/Z6表面电势低C’/Z23.4空间稳定作用立体稳定作用非水体系中的稳定作用，不带静电力体系中的稳定3.4.1空间稳定作用模型①体积限制效应理论＋两吸附物质的

4、粒子接近时，体积挤压，限制墒增加，ΔG增加②渗透排斥理论＋第二种情况，相互作用，ΔG>0混合区第一种情况，相互作用，ΔG<0，絮凝浓度增高渗透压增加吸附层越厚，体积越大，体积限制效应越明显粒子表面覆盖低时，产生渗透排斥3.4.2空间稳定作用特点(Ws(D))两界面间总相互作用能W(D)=Wvdw(D)+WR(D)+Ws(D)1）阻止距离达到第一极小值，防止聚沉2）受电介质影响小3）水和非水中都可使用4）可以稳定很浓的分散体系3.5短程相互作用在0.1~0.2nm范围内起作用0.1~0.2nm短程作用力包括：化学键

5、氢键酸碱作用短程作用力决定第一极小值大小，作用力越强，极值越小，结合越稳定短程作用力也称为接触力界面相互作用力的一般表示色散力贡献极性力贡献氢键贡献ab表示酸碱相互作用第四章液－液界面与不溶物表面膜4.1液－液界面张力常见水－液界面张力(20℃)H2On-hexn-octbenzn-octanolHgγ0mN/m72.818.421.828.927.5484γH2O-SmN/m-51.150.835.08.53754.2液－液界面铺展界面变化ABA内聚cohesion单位面积自由能变化ΔGc＝－2γA定义内聚功W

6、c＝－ΔＧｃ＝2γA发生条件Wc>0AAABΔGA＝γAB-γA-γB粘附adhesion粘附功WA＝－ΔＧA＝γA＋γB－γABWA>0BBA铺展spreadΔGS＝γAB＋γA-γB铺展系数SA/B＝－ΔGS＝γB-γAB-γAA/B表示A在B上铺展SA/B＝γB-γAB–γA＝γB＋γA-γAB–2γA＝WA－WC铺展发生条件SA/B>0粘附过程，希望γAB小，γA和γB高铺展过程，希望γAB小，γA小＝72.8－18.4－51.1＝3.3＝18.4－72.8－51.1＝－105.5＝72.8－28.9－3

7、5.0＝8.9>0苯可以在水上铺展苯在水中有溶解性＝62.1－28.2－35.0＝－1.1苯在水上开始时铺展，饱和后收缩4.3液－液界面张力的理论计算液体A液体B界面无A时，将B从本体中提到表面上表面能增加，做功γB有A时，A对B有吸引力，B到表面上所做的功<γBγB－A对B做的功无B时，将A从本体中提到表面上表面能增加，做功γA有B时，B对A有吸引力，A到表面上所做的功<γAγA－B对A做的功Good－Girifalco理论假设：为A、B各自内聚功的几何平均实验验证，对C、F液体烃较吻合，对其他有机液体不适应F

8、owkes理论色散力对表面张力的贡献其他相互作用对表面张力的贡献极性液体非极性液体只有色散力假设只有色散力在界面上起作用倒数平均法聚合物熔体的界面张力估算表面张力中，极性成分的贡献A聚甲基丙烯酸甲酯B聚二甲基硅氧烷＝24.1＝14.1用Fowkes求出：＝19.7＝12.0=7.5mN/m实测3.8mN/m4.4液－液界面吸附液－液界面吸附符合Gibbs公式132Gibb