Адгезия и смачивание твердых диэлектриков органическими жидкостями и водными растворами поверхностно-активных веществ

• Автор: Головина, Наталия Леонидовна
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 137 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ .

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Адгезия органических жидкостей к твердым

телам .

1.1.1. Равновесный краевой угол .

1.1.2. Количественные характеристики адгезии .

1.1.3. Критическое поверхностное натяжение смачивания .

1.2. Влияние поверхностноактивных веществ на

процессы смачивания

1.2.1. Адсорбция поверхностноактивных веществ на твердых телах .

1.2.2. Ориентация молекул ПАВ при смачивании твердых тел различной химической природы
1.2.3. Смачивающая способность водных растворов поверхностноактивных веществ .
1.2.4. Смачивание студней и пленок желатины
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Техника и методы эксперимента .
2.1.1. Характеристика и очистка твердых тел
2.1.2. Используемые реактивы .
2.1.3. Методика теоретического определения изотермы поверхностного натяжения .
2.1.4. Методика расчета адсорбции и работы адсорбции поверхностноактивных веществ .
2.1.5. Методике расчета смачивающей способности жидкостей на твердых телах
2.1.6. Методика определения концентрации ПАВ для нанесения нерастворимых монослоев
2.1.7. Методика нанесения монослоев нерастворимых поверхностноактивных веществ
2.1.8. Приготовление растворов поверхностноактивных веществ
2.1.9. Определение поверхностного натякения .
2.1 Методика определения краевых углов .
2.1 Расчет ошибки эксперимента .
2.2. Смачивание твердых диэлектриков органическими жидкостями .
.2Л. Закономерности работы адгезии органических
жидкостей к твердым диэлектрикам
2.2.2. Взаимосвязь критического поверхностного натяжения со свободной поверхностной энергией твердого тела .
2.3. Смачивание твердых диэлектриков водными растворами поверхностноактивных веществ .
2.3.1. Зависимость смачивания от природы и концентрации поверхностноактивных веществ .
2.3.2. Оценка смачивающей способности по краевому
углу .
I
2.3.3. Изучение смачивания белковых веществ

выводы из
ЛИТЕРАТУРА


Основными энергетическими характеристиками поверхности твердого тела и жидкости являются удельная свободная поверхностная энергия и поверхностное натяжение . Огс где тг, жг и жт границы раздела фаз твердое телогаз, жидкостьгаз и жидкостьтвердое тело соответственно, можно выразить с помощью векторов сил. Отсюда такая количественная характеристика смачивания как косинус краевого угла выражается через поверхностные и межфазные натяжения
Величина соь 0о называется смачиваемостью. Теоретически она может меняться от значения 1 бд 0 случай полного несмачивания до 1 о 0 случай полного смачивания. Важно отметить, что при выводе закона Юнга предполагается взаимное равновесие между всеми фазами. Отсюда следует, что в результате установления равновесия между парами жидкости и поверхностью твердого тела на последней может образоваться адсорбционная пленка, снижающая поверхностное натяжение твердого тела. Учет такого изменения поверхностного натяжения позволяет с большей строгостью использовать уравнение Юнга I, с. Рис. Для определения краевых углов в настоящее время существуют различные экспериментальные методы 2, с. Значение равновесного краевого угла можно было бы рассчитать из выражения 2. Но, к сожалению, точное экспериментальное определение возможно только для поверхностного натяжения жидкости на границе с газом 8, 9, а для поверхностных натяжений твердых тел существуют лишь косвенные методы 2, с. Таким образом, основным экспериментально определяемым показателем процесса смачивания до настоящего времени является краевой угол. В литературе имеются противоречивые данные о значениях краевых углов, полученных при смачивании однотипных твердых тел одними и теми же жидкостями. По данным разных исследователей показано, что краевой угол дистиллированной воды на политетрафторэтилене равняется 5 II, 0 , 6 . По мнению Железного Б. В. наличие органических загрязнений вместе с большим временем, необходимым для установления малого равновесного угла, делает понятным большой разброс значений до воды на кварце, приводимых в литературе. На его взгляд наиболее тщательным исследованием системы водакварцвоздух является работа , в которой получены значения краевого угла воды на кварце около 5. Установлено , что загрязнение поверхности алюминия происходит при его выдержке на воздухе. Наиболее тривиальная причина большого разброса значений краевых углов наличие загрязнений и всевозможных примесей как на исследуемых твердых телах, так и в смачивающих жидкостях . Поэтому способам очистки твердых тел на практике уделяется довольно большое значение и существуют работы, посвященные этим вопросам . Анализ литературных данных , с. Б работе предложено обрабатывать кварцевые и стеклянные поверхности азотной хромовой смесью при комнатной температуре с последующей выдержкой образцов в бидистиллированной воде. На наш взгляд, неудобным в этом методе является слишком большая длительность обработки, точнее, выдержки в воде исследуемых образцов до 3х суток с целью удаления адсорбированных хроыатов. Литературные данные показывают, что смачивание твердых тел, характеризуемое краевым углом, в значительной степени определяется их микрорельефом, наличием всевозможных примесей и методами обработки, всвязи с чем необходимо соблюдать все рекомендации по подготовке исследуемых образцов, обеспечивающие получение надежных и воспроизводимых результатов. Физическая сущность процесса смачивания выражается через когезию и адгезию, имеющими четкий физический смысл и в ряде случаев предсказуемых. Понятие когезии охватывает процесс взаимодействия частиц атомов и молекул внутри отдельной фазы и характеризуется работой когезии Ик, т. Адгезия характеризует межфазное взаимодействие, или взаимодействие между приведенными в контакт поверхностями конденсированных тел разной природы, которое обусловливается физическими или химическими межмопекулярными силами. Работа адгезии определяется работой обратимого разрыва адгезионной связи, отнесенной к единице площади контакта. Надо отметить, что, хотя уравнение Юнга I до сих пор не получило достаточного экспериментального обоснования , с. ТАа. Показано 2, с. Джирифалько Л. Гуд Р.