жидкостью определяется в основном недисперсионной составляющей поверхностного натяжения <т^. Подставляя это выражение в уравнение Юнга (1.16), получаем

Исследования смачивания органическими жидкостями поверхностей полимеров с низкой поверхностной энергией (тефлон, полиэтилен), а также гидрофобизирован-ных металлов и стекол (см. гл. III. 2) показали, что для жидкостей одного гомологического ряда зависимость cos 0(o^/2) линейна. Экстраполяция таких линейных зависимостей для жидкостей, принадлежащих к разным гомологическим рядам, на cos 0 = 1 дает одно и то же значение о^, характерное для каждой поверхности. Эта величина, соответствующая нулевому краевому углу, названа В. Зисманом критическим поверхностным натяжением смачивания G4,.

Следовательно, по определению, критическое поверхностное натяжение смачивания равно поверхностному натяжению жидкости, при котором происходит переход от ограниченного смачивания к полному. Поскольку значение G4, не зависит от свойств жидкостей, а определяется только природой твердой поверхности, Зисман предложил использовать величину G^ для характеристики поверхностных свойств твердого тела. В частности, критическое поверхностное натяжение смачивания полимеров и адсорбционных пленок органических веществ весьма чувствительно к составу функциональных групп, выходящих на наружную поверхность, и к плотности упаковки молекул твердой фазы в поверхностном слое.

Значение G4,, найденное на основе измерений краевых углов, может быть использовано и для оценки поверхностной энергии Gn низкоэнергетических твердых тел. Действительно, при смачивании неполярной поверхности неполярной жидкостью, когда поверхностные натяжения обеих фаз в основном определяются дисперсионными составляющими G^ = и ст^ = ст^, выражение (1.19) приобретает вид

В этих условиях G14, близко к поверхностной энергии твердого тела G4,» Gn. Величина Gn может быть найдена по измерениям краевого угла 0 для некоторых неполярных жидкостей, с экстраполяцией прямолинейной зависимости cos 0(а^/2) на cos 0 = 1. Например, для полиэтилена CT1x = 31 мДж/м2.

Если неполярную поверхность с определенной таким способом поверхностной энергией смочить полярной жидкостью с известным поверхностным натяжением Gx, (например, водой), то из значения краевого угла смачивания, в соответствии с выражением (1.19), можно определить дисперсионную составляющую поверхностного натяжения полярной жидкости G^. Так, для воды такие измерения дают для а^. значения 20—25 мДж/м2, а для недисперсионной составляющей поверхностной энергии воды о^. около 50 Дж/м2. «Некомпенсированная» на границе воды с жидким углеводородом (маслом) величина а^. и обусловливает межфазное натяжение ав/м ~ 50 мДж/м2.

Ha смачивание твердых тел жидкостями большое влияние оказывает состояние поверхности твердого тела, в частности ее микрогеометрия (шероховатость). Поверхность реальных твердых тел не бывает идеально гладкой. На рис. 1-19, а приведена

(1.19)

'жг

Copyright © 2007-2012 Zomber.Ru

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Решить химию