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影響接觸角穩(wěn)定及接觸角滯后和吸附作用的因素

發(fā)布時(shí)間:2022-07-05 點(diǎn)擊次數(shù):2226

  接觸角在實(shí)際測(cè)量時(shí)應(yīng)該注意兩個(gè)問(wèn)題,平衡時(shí)間和體系溫度的恒定,當(dāng)體系未達(dá)平衡時(shí),接觸角會(huì)變化,這時(shí)的接觸角稱為動(dòng)態(tài)接觸角,動(dòng)態(tài)接觸角研究對(duì)于一些粘度較大的液體在固體平面上的流動(dòng)或輔展有重要的意義,因粘度大,平衡時(shí)間長(zhǎng)。同時(shí)對(duì)于溫度變化較大的體系,由于表面張力的變化,接觸角也會(huì)變化,因此,若一已基平達(dá)平衡的體系,接觸角的變化,可能與溫度變化有關(guān),簡(jiǎn)單判斷影響因素的方法是:平衡時(shí)間的影響一般是單方向的,而溫度的波勸可能造成接觸角的升高或降低。除平衡時(shí)間和溫度外,影響接觸角穩(wěn)定的因素還有接觸角滯后和吸附作用。

1、接觸角滯后

前進(jìn)接觸角和后退接觸角

  前進(jìn)接觸角,經(jīng)液固界面取代固氣界面后形成的接觸角為前進(jìn)接觸角,如將固體板插入液體中,后退接觸角則相反,即以固氣界面取代固液界面后開(kāi)成的接觸角叫后退接觸角。如水滴在斜玻璃板上,流動(dòng)可形成前進(jìn)接觸角和后退接觸角。

2、接觸角滯后及原因

指前進(jìn)接觸角與后退接觸角之差稱為接觸角滯后。造成接觸角滯后的主要原因有:

A表面不平:表面不平也是造成接觸角滯后的主要因素,若將一塊玻璃粗化后,將一水滴滴在傾斜的玻璃上,則出現(xiàn)接觸角滯后。對(duì)可潤(rùn)濕的金屬表面,表面經(jīng)過(guò)打磨粗化后,可使?jié)櫇裥宰兒?,如電鍍時(shí)需表面充分潤(rùn)濕,而對(duì)于不潤(rùn)濕的固體表面。表面粗化將使接觸角變大,潤(rùn)濕性變差。

B表面不均勻:表面不均勻是造成接觸角滯后的一個(gè)重要原因,若固體表面與液體親合力不同的兩部分組成,則對(duì)復(fù)合表面的接觸角與對(duì)兩種純固體表面成分的接觸角關(guān)系產(chǎn)生變化。實(shí)踐證明,前進(jìn)一般反映與液體親合力較弱的那部分固體表面的潤(rùn)濕性。因此,前進(jìn)接觸角越大,而后退角反映與液體親合力較強(qiáng)的那部分固體表面的性質(zhì),因此,后退接觸角較小。對(duì)于一些無(wú)機(jī)固體,由于表面能較高,因而極易吸附一些低表面能的物質(zhì)而形成的復(fù)合表面。因此,造成液體對(duì)這種復(fù)合表面形成的接觸角滯后現(xiàn)象,可見(jiàn),欲準(zhǔn)確測(cè)定一種固體的接觸角,必須保證固體表面不受污染。

固體的潤(rùn)濕性:

  從潤(rùn)濕議程可以看出,當(dāng)接觸角小于90度,可潤(rùn)濕。可見(jiàn)低表面張力的液體容易潤(rùn)濕高表面能的固體。表面張力大于100mN/m者稱為高能固體,這些固體易被液體所潤(rùn)濕,如無(wú)機(jī)固體,金屬及其氧化物等。

  表面張力低于100mN/m稱為低能固體,這類固體不易被液體所潤(rùn)濕,如有機(jī)固體,高聚物固體。一般的無(wú)機(jī)物固體,陶瓷金屬的表面能約在500-5000mN/m。其數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般液體的表面張力。因此,液體與這類固體接觸后,使固體的表面能顯著降低。


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