表面活性剂的润湿作用电子教案.ppt

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1、表面活性剂的润湿作用润湿是表面上的一种流体被另一种流体所取代的过程。因此，润湿作用总涉及三个相，而其中至少二个相是流体。例如：气相-液相-固相；不相溶的液相-液相-固相；不相溶的液相-液相-液相。通常，润湿是指气相-液相-固相，即固体表面上的气体被液体所取代水或水溶液是特别常见的取代气体的液体，例如：水滴在玻板上。有时为不相溶的液相-液相-固相，即在固液界面上一种液体被另一种液体所取代，例如：洗涤时，水洗液取代织物表面的油污。润湿剂是指能促进水或水溶液将空气从液体或固体表面上取而之的物质。润湿过程与相关相的表面和界面性质有密切的关系，故表面活性剂必

2、然在此过程中显示出它的作用。第一节润湿过程一．润湿与接触角上述公式最早是T.YOUNG在1805年提出的，习惯上称为杨氏方程式。1．附着润湿附着润湿是指液体与基质固体接触、变液/气界面和固/气界面为固/液界面的过程。例如，涂层整理。附着润湿的比表面自由能的降低是：G/S+G/LL/S﹥0﹥0在恒温恒压下，θ<180º时，Wa>0，∆G<0，可以附着润湿；θ＝180º时，Wa＝0，∆G＝0，润湿达到极限。2．浸湿润湿浸湿润湿是指固体浸入液体中的过程，例如：洗涤时把具、衣服泡在水中即为此种过程。浸湿润湿时，G/SL/S比表面自由能的降低是：﹥0﹥0

3、在恒温恒压下，θ<90º时，Wi>0，∆G<0，可以浸湿润湿；θ＝90º时，Wi＝0，∆G＝0，浸湿达到极限。软（多孔）固体表面渗透压或附加压P=2LV/R=2LVcos/r=2(SV-SL)/rR–曲率半径、r–毛细半径﹥90º,P<0不渗透;<90º,P>0渗透。r,SV,SL,（LV）,则,P3．铺展润湿铺展过程的实质是在以固/液界面代替固/气界面的同时，液体表面也同时扩展。G/SL/S+newG/L-G=SV-SL-LV=S0-G=LV(cos-1)=S00º可以铺展0º

4、不能铺展４．粘附张力与三种润湿过程粘附张力：A=SG-SL液体在固表取代气体的驱动力WSL=SG-SL+LG=A+LG,180ºWi=SG-SL=A,90ºS=SG-SL-LG=A-LG,0ºSG,SL-固/气，固/液界面张力SG,SL：A润湿LG–液体的表面张力LG,铺展;LG,附着润湿;cos=A/LG,ifA>0,LG,cos,第二节　接触角的测定及其影响因素一．接触角的测定1．角度测量法直接量角法斜板法2．长度测量法－滴高法和最高滴高法sin=2HR/(H2

5、+R2)ortg(/2)=H/R当式中，γLG和分别为液体的表面张力和密度，g为重力加速度。３．吊片法４．粉末测定法（1）Bartell静态法（2）Washburn动态法式中η为液体的粘度；C为校正因子，R为仪器常数，对指定系统CR为定值，可选用一种渗入速率最快的液体作标准样品来标定。二．接触角滞后现象滞后现象：A-R0(A>R)后退接触角前进接触角液体接触角滞后，θA－θR(°)平滑表面Ø*＝30°Ø＝45°Ø＝60°水11304864盐水**10243449甘油7234477乙二醇72854103*Ø表示固体表面粗糙程度的起伏角（

6、见图6-11），Ø愈大表面愈粗糙。**浓度为3mol/L的CaCl2水溶液。表6-1几种液体在石蜡面上的接触角滞后２．影响接触角滞后的因素（１）表面粗糙度杨氏方程：SG-SL=LGcos0粗糙表面的杨氏方程：r(SG-SL)=LGcosWWentzel方程：粗糙度r=cosW/cos0>1润湿固体表面：0<0<90°，cosW>cos0,W<0r,W不润湿固体表面：90°<0<180°，则W﹥0r,W（２）表面不均匀性水在二氧化钛与十八烷基三甲基氯化铵混合单分子层上的接触角第三节固体表面的润湿性质通常

7、，液体的表面张力都在100mN/m以下。Cos=(SG-SL)/LG有机固体及高聚物的表面能则与一般液体不相上下，不易被润湿，被称为低能表面(SV100mJ/m2)。无机固体易被润湿，如常见的金属及其氧化物、硫化物、无机盐等，其表面被称为高能表面。通常，硬度大、熔点高的固体表面能也较高(SG=100-5000mJ/m2)。一．低能表面的润湿作用1．润湿临界表面张力c=limLG·cosc意义：在该液体同系物中，凡表面张力大于者，皆不能在此固体表面上自行铺展，而只有表面张力小于才能自行铺展。2．c的影响因素（1）高分子固体的润

8、湿性质与其分子的元素组成有关。润湿临界表面张力固体表面固体c（mN/m）固体c（mN/m）高分子固体聚四氟乙烯18有机